兔子和牛的肌肉细胞已经在可食用的明胶支架上生长，这种支架模仿了肉类的质地和稠度，科学家称这种做法为实验室培育的肉类提供了“真正的质地”。
尽管实验室培育或培养的肉可能会彻底改变食品生产，但仍有几个障碍需要克服——即如何扩大生产规模以及如何使其感觉和味道更像真正的肉。
但是现在，在npjScienceofFood中，哈佛大学约翰·A的研究人员。保尔森工程与应用科学学院(SEAS)取得了重大飞跃。
SEAS生物工程和应用物理学的塔尔家族教授、该研究的资深作者基特·帕克(KitParker)在对食品网络上的一个竞赛节目进行评判后开始涉足食品领域。
“厨师的材料科学专业知识令人印象深刻。在与他们讨论之后，我开始怀疑我们是否可以将我们所知道的关于再生医学的所有知识应用到合成食品的设计中”，他说。
“毕竟，我们所学到的关于构建再生医学器官和组织的所有知识都适用于食品：健康细胞和健康支架是构建基材，设计规则相同，目标相同：人类健康。
“这是我们第一次将核心工程设计和可扩展制造用于食品的创造”。
动物肉主要由骨骼肌（和脂肪组织）组成，它们以细长的纤维生长——如牛排的颗粒或切碎猪肉或鸡肉时所见。复制这些纤维是生物工程肉类的最大挑战之一。
“肌肉细胞是贴壁细胞类型，这意味着它们在生长时需要一些东西来支撑”，该研究的第一作者、SEAS和Wyss生物启发工程研究所的博士后LukeMacQueen说。
“为了培育出类似肉的肌肉组织，我们需要找到一种可食用的‘支架’材料，让肌肉细胞能够以3D方式附着和生长。重要的是要找到一种有效的方法来生产大量这些支架，以证明它们在食品生产中的潜在用途”。
为了克服这些挑战，研究人员使用了Parker和他的疾病生物物理学小组开发的一种称为浸入式旋转喷射纺丝(iRJS)的技术，该技术利用离心力旋转特定形状和尺寸的长纳米纤维。
该团队纺出食品安全的明胶纤维以形成细胞生长的基础。这些纤维模仿天然肌肉组织的细胞外基质——将组织固定在一起并有助于其质地的胶水。
该团队将兔和牛肌肉细胞植入纤维中，这些细胞固定在明胶上并以长而薄的结构生长，类似于真正的肉。研究人员使用机械测试将实验室培育的肉与真正的兔肉、培根、牛里脊肉、火腿和其他肉制品的质地进行比较。
“当我们分析微观结构和质地时，我们发现，虽然培养和天然产品的质地相当，但天然肉含有更多的肌肉纤维，这意味着它们更成熟”，MacQueen说。
“体外肌肉和脂肪细胞的成熟仍然是一个非常大的挑战，需要结合先进的干细胞来源、无血清培养基配方、像我们这样的可食用支架以及生物反应器培养方法的进步来克服”。
尽管如此，这项研究表明，完全实验室培育的肉是可能的。
通过“浸入式旋转喷射纺纱”生产的明胶纤维，这是一种受棉花糖启发的纤维生产系统。这些纤维形成了细胞生长的“基础”——它们模仿天然肌肉组织的细胞外“胶水”，将组织固定在一起并有助于其质地。
“我们的方法一直在改进，我们有明确的目标，因为我们的设计规则来自天然肉类。最终，我们认为有可能设计出具有明确质地、口味和营养特征的肉类——有点像酿造”，MacQueen说。
“展望未来，目标是营养成分、口味、质地和实惠的价格。长期目标是减少食物对环境的影响”，帕克说。
