一种基于食品级定向支架材料的细胞培养肉的生产方法技术

本发明专利技术提供一种基于食品级定向支架材料的细胞培养肉的生产方法，包括如下步骤：S1、将胶原蛋白配置成水分散液，利用模具固定水凝胶的形状，通过酶促的成胶方式，促进溶质分子形成网络结构稳定、机械性能良好的水凝胶；S2、将步骤S1制备的水凝胶置于具有良好导热性能的金属板上，通过接触金属板传递来自液氮的热量使得水凝胶梯度降温，从而实现其内部冰晶快速定向生长；S3、将步骤S2制备的具有定向结构的水凝胶进行真空冷冻干燥，形成具有定向排列孔道的支架材料；S4、将步骤S3制备的支架材料接种细胞悬液，待细胞沉积贴附于支架材料上后，补充添加增殖培养液，细胞增殖达到预分化密度时更换分化培养液；S5、收获细胞培养肉，进行食品化处理。品化处理。品化处理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于食品级定向支架材料的细胞培养肉的生产方法


[0001]本专利技术属于细胞培养肉领域，涉及一种细胞培养肉的生产方法，特别涉及一种基于食品级定向支架材料的细胞培养肉的生产方法。

技术介绍

[0002]细胞培养肉，是指依据动物肌肉发育、生长、修复机理，基于动物细胞规模化培养技术和组织工程技术，体外培养干细胞/成体细胞而获得的肉类。细胞培养肉的发展不仅可以减轻畜牧业对环境的压力(减少99％占地、90％用水、40％能源消耗及大量温室气体排放)，解决动物福利问题，还可以大幅度地减少食源性疾病的发生以及降低公共卫生风险。自2013年以来，细胞培养肉已经吸引越来越多的学者在多方面展开研究。
[0003]目前，有研究采用3D打印方式通过指令命令打印机将细胞和基质材料挤出成型，构建细胞培养肉；或者基于静电纺丝技术制备纺丝纤维用于体外培养细胞生产细胞培养肉；此外，还可利用支架材料三维培养细胞创建细胞培养肉。其中，支架材料由于其成本低，操作简便、不依赖于精密的仪器设备使其具有广阔的应用前景。然而，目前可用于细胞培养肉构建的支架材料较少，这主要是由于制备支架的材料大多为实验级别，存在食用安全风险，或者材料本身无法为肌肉干细胞一类贴壁细胞提供粘附位点；另外，大部分现有支架材料尺寸大小不均、孔隙分布随机，从而影响肌肉干细胞分化能力。此外，图案化支架材料对实现细胞培养肉产品多样选择性同样重要。
[0004]因此，急需一种新型可实现肌肉干细胞大规模分化、基于食品级定向支架材料的细胞培养肉的生产方法。

技术实现思路
/>[0005]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种基于食品级定向支架材料的细胞培养肉的生产方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于食品级定向支架材料的细胞培养肉的生产方法，包括如下步骤：
[0008]S1、制备水凝胶：
[0009]将胶原蛋白配置成水分散液，利用模具固定水凝胶的形状，通过酶促的成胶方式，促进溶质分子形成网络结构稳定、机械性能良好的水凝胶；
[0010]S2、构建水凝胶的定向结构：
[0011]基于冰模板法构建定向多孔结构，将步骤S1制备的水凝胶置于具有良好导热性能的金属板上，通过接触金属板传递来自液氮的热量使得水凝胶梯度降温，从而实现其内部冰晶快速定向生长；
[0012]S3、制备支架材料：
[0013]将步骤S2制备的具有定向结构的水凝胶进行真空冷冻干燥，以升华消除冰晶从而形成具有定向排列孔道的支架材料；
[0014]S4、细胞接种培养：
[0015]将步骤S3制备得到的支架材料进行灭菌、清洗、浸泡等步骤处理达到无菌标准后，接种适宜密度、体积的细胞悬液，待细胞沉积贴附于支架材料上后，缓慢补充添加培养液对细胞进行体外三维增殖培养，细胞增殖达到预分化密度时更换分化培养液，细胞进入分化进程；
[0016]S5、细胞培养肉食品化处理：
[0017]收获S4制备的细胞培养肉，按需选择食品化处理方式，完成细胞培养肉食品加工过程。
[0018]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0019]进一步地，步骤S1中，胶原蛋白可以替换为明胶及其水解多肽以及其他能够为干细胞或成体细胞提供结合位点的材料。
[0020]进一步地，步骤S1中，胶原蛋白的水分散液的浓度为4～10％。
[0021]进一步地，步骤S1中，酶促的成胶方式可以替换为调整水分散液pH或调整水分散液温度的方式。
[0022]进一步地，步骤S1中，所述模具的形状包括但不限于字母、数字、动物、卡通图案。
[0023]进一步地，步骤S2中，所述液氮可以替换为干冰以及其他可快速提供低温条件的材料。
[0024]进一步地，步骤S2中，所述金属板的材料包括但不限于银、铜、铝。
[0025]进一步地，步骤S4中，步骤S4中，所述接种培养的细胞为干细胞或成体细胞，包括但不限于肌肉干细胞、脂肪细胞、内皮细胞、成纤维细胞。
[0026]进一步地，步骤S4中，所述培养液的培养基包括但不限于F10、F12、DMEM。
[0027]进一步地，步骤S5中，所述食品化处理的方法包括但不限于食品添加剂前处理(增色、调味等)，不同烹饪方式(蒸制、炸制、煎制等)熟制细胞培养肉等食品化处理过程。
[0028]本专利技术的有益效果是：本专利技术基于食品级定向支架材料，提供了一种细胞培养肉的生产方法；本专利技术以食品级胶原蛋白为原料构建支架材料，既减少了食用存在的安全风险又为肌肉干细胞一类贴壁细胞提供粘附位点，还具有低成本、易被消费者接受的优势，因而更适于细胞培养肉大规模生产；本专利技术通过冰模板法构建定向多孔结构，反应条件要求低，制备过程简单易行，操作方便、省时高效，制备的支架材料尺寸大小均匀、孔隙分布规律，从而提高了肉干细胞分化能力；此外，定向结构可引导细胞排列，并刺激其融合分化形成较长肌管，从而有利于细胞培养肉的构建。本专利技术构建的食品级定向支架材料可通过自由选择模具形状而获得图案化支架材料，从而实现细胞培养肉多样性的生产，以满足消费者多样性选择，提高总体感官评价水平。
附图说明
[0029]图1为本专利技术用于细胞培养肉生产的食品级定向支架材料的制备工艺流程图；
[0030]图2为本专利技术用于细胞培养肉生产的食品级定向支架材料的实物图，其中，(a)为整体宏观图，(b)为内部截面图；
[0031]图3为本专利技术用于细胞培养肉生产的食品级定向支架材料的Micro
‑
CT扫描图像；
[0032]图4为本专利技术用于细胞培养肉生产的食品级定向支架材料的扫描电镜图像，其中，
(a)为横截面扫描电镜图，(b)为纵截面扫描电镜图；
[0033]图5为本专利技术用于细胞培养肉生产的食品级定向支架材料；
[0034]图6为本专利技术构建的细胞培养肉；
[0035]图7为本专利技术食品化处理的细胞培养肉，其中，(a)为蒸制的细胞培养肉，(b)为煎制的细胞培养肉。
具体实施方式
[0036]一种基于食品级定向支架材料的细胞培养肉，通过以下方法进行生产，制备过程如图1所示，具体包括：
[0037]S1、制备水凝胶：
[0038]将食品级胶原蛋白分散于水中配成质量浓度为4％的分散液，于50℃温水浴充分溶解0.5h后，过滤除去不溶组分；食品级Tg酶分散于水中配成质量浓度为10％的溶液，与胶原蛋白分散液按体积比为10：1混合均匀形成水凝胶溶液；取4ml水凝胶溶液于容器中，置于室温30min，胶原蛋白分子交联形成网络结构稳定、机械性能良好的不可逆水凝胶。
[0039]本实施例中，胶原蛋白可以替换为明胶及其水解多肽以及其他能够为干细胞或成体细胞提供结合位点的材料；酶促的成胶方式可以替换为添加NaOH调整水分散液pH或调整水分散液温度的方式；模具的形状可以替换为字母、数字、卡通图案等。
[0040]S2、构建水凝胶的定向结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于食品级定向支架材料的细胞培养肉的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制备水凝胶：将胶原蛋白配置成水分散液，利用模具固定水凝胶的形状，通过酶促的成胶方式，促进溶质分子形成网络结构稳定、机械性能良好的水凝胶；S2、构建水凝胶的定向结构：将步骤S1制备的水凝胶置于具有良好导热性能的金属板上，通过接触金属板传递来自液氮的热量使得水凝胶梯度降温，从而实现其内部冰晶快速定向生长；S3、制备支架材料：将步骤S2制备的具有定向结构的水凝胶进行真空冷冻干燥，形成具有定向排列孔道的支架材料；S4、细胞接种培养：将步骤S3制备的支架材料接种细胞悬液，待细胞沉积贴附于支架材料上后，补充添加培养液，细胞增殖达到预分化密度时更换分化培养液；S5、细胞培养肉食品化处理：收获S4制备的细胞培养肉，进行食品化处理。2.根据权利要求1所述的一种基于食品级定向支架材料的细胞培养肉的生产方法，其特征在于，步骤S1中，胶原蛋白可以替换为明胶及其水解多肽以及其他能够为干细胞或成体细胞提供结合位点的材料。3.根据权利要求1所述的一种基于食品级定向支架材料的细胞培养肉的生产方法，其特征在于，步骤S1中，胶原蛋白的水分散液的浓度为4～10％。4.根据权利要求1所述的一种基于食品级定向支架材料的细胞...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洁，周光宏，陈益春，丁世杰，丁希，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：