Bioactive Materials
基于莲纤维的新型天然植物纤维支架促进培养肉生产
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本研究开发了一种基于莲纤维的天然植物纤维（NPF）支架，用于培养猪肌肉干细胞（pMuSCs）以提升培养肉的结构、口感和营养成分。该支架具有良好的生物相容性，能够引导细胞排列并促进肌管形成，同时支持脂肪细胞分化，有助于改善培养肉的风味与多汁感。通过转录组和蛋白质组分析，研究进一步揭示了NPF支架对肌肉发育和细胞外基质重塑相关基因和蛋白的显著调控作用，为培养肉的规模化生产提供了可持续且可食用的解决方案。
文献概述
本文《Lotus fiber-derived scaffolds for enhanced cultured meat production: Quality and sustainability》，发表于《Bioactive Materials》杂志，回顾并总结了培养肉（CM）在可持续蛋白质来源中的研究进展，特别聚焦于利用莲纤维作为天然植物支架以促进猪肌肉干细胞（pMuSCs）的生长、排列和肌生成。文章详细探讨了支架在模拟天然肌肉组织结构、支持细胞附着与分化方面的潜力，同时评估了培养肉的感官与营养特性。研究通过多组学分析揭示了NPF支架在基因和蛋白表达层面对肌发生与细胞外基mat>基质（ECM）相关通路的激活作用，为培养肉的工业化生产提供了理论支持与实验验证。
背景知识
培养肉作为一种可持续替代蛋白来源，近年来受到广泛关注，但其规模化生产与结构模拟仍受限于支架材料的性能。目前，大多数合成支架存在生物相容性差或成本高企的问题，而动物源性材料如胶原蛋白则缺乏可持续性。莲纤维作为天然植物纤维，其成分包括纤维素、半纤维素、木质素和果胶，均被FDA认定为可食用膳食纤维。该纤维结构具有良好的机械强度与排列特性，可模拟肌肉纤维的微环境，从而促进细胞定向生长与成熟。研究团队在本工作中进一步优化了莲纤维的提取工艺，确保其在工业化生产中的可行性，并通过3D重构与蛋白质组分析验证了支架对细胞附着、增殖与分化的促进作用，尤其在肌生成和脂肪生成方面。这些发现为培养肉的结构优化、口感提升和营养强化提供了新的技术路径，具有显著的产业化前景。
研究方法与实验
研究团队首先通过物理拉伸法从莲茎和叶柄中提取莲纤维，并采用旋转鼓装置对其进行定向排列，形成高度对齐的纤维结构。随后，猪肌肉干细胞（pMuSCs）在该NPF支架上进行培养，并评估其存活率、增殖能力及肌生成效率。通过F-actin染色、DiI细胞追踪、RT-qPCR、Western blot及转录组和蛋白质组测序分析支架对细胞形态、基因表达及蛋白功能的影响。此外，研究还评估了支架在培养猪脂肪源干细胞（pADSCs）中的作用，以模拟肉类的脂肪分布与风味特性。最后，研究团队通过模拟胃液降解实验、质地剖面分析（TPA）、营养成分检测及感官评分对培养肉的可消化性、口感与风味进行综合分析。
关键结论与观点
研究意义与展望
该研究为培养肉提供了一种可持续、可食用、且能够有效模拟肌肉组织微环境的支架材料，解决了当前支架系统在结构支持、细胞定向与规模化生产方面的关键瓶颈。未来研究可进一步优化支架的降解性与营养释放曲线，探索其在三维生物打印及血管化培养肉中的应用，推动培养肉从实验室走向餐桌的产业转化。
结语
本研究成功构建了一种基于莲纤维的天然植物纤维（NPF）支架，用于培养肉生产，并通过多组学分析揭示其在促进肌生成、细胞排列及营养成分积累方面的显著优势。NPF支架不仅在结构上模拟天然肌肉纤维，还支持脂肪细胞分化，从而提升培养肉的口感和风味。研究进一步验证了该支架在工业化提取、无毒性和可扩展性方面的可行性，为培养肉的可持续生产提供了新的材料解决方案。该成果为未来肉类替代品的结构优化、口感提升与营养强化提供了科学依据，也为植物基支架材料的开发开辟了新方向。
