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谷蛋白是一种小麦蛋白，它支持培育肌肉和脂肪层，从而模仿真正肉类的质地和成分，为实验室肉类生产带来了希望，随着全球人口的增加，它将成为传统肉类的可持续替代品。随着全球人口的增长，由实验室培养的动物肌肉和脂肪细胞组成的实验室培育肉类，为满足日益增长的蛋白质需求提供了一种前景广阔的解决方案。
此外，价格低廉的植物蛋白可以作为这些细胞培养物的基础。最近发表在《ACS 生物材料科学与工程》（ACS Biomaterials Science & Engineering）上的研究结果表明，非过敏性小麦蛋白谷蛋白能成功培养出横纹肌层和扁平脂肪层，将它们结合在一起可产生类似肉类的质地。
培养细胞需要一个基质或支架来粘附，以生产实验室培育的肉类。植物蛋白可食用、含量丰富且价格低廉，因此是很有吸引力的支架候选材料。此前的研究表明，由麸质蛋白制成的植物薄膜是培养牛骨骼肌细胞的成功基质。
但是，要使这种技术生产出有希望的肉类替代品，肌肉细胞需要形成排列整齐的纤维，与真实组织的质地相似。此外，三维结构中还需要加入脂肪，以复制传统肉制品的成分。麸质蛋白是麸质中的一种蛋白质，患有乳糜泻或对麸质蛋白敏感的人通常不会对这种蛋白质产生反应，为了利用麸质蛋白的这一优势，姚雅、约翰-袁、李春梅、大卫-卡普兰及其同事希望用它来开发基于植物的薄膜，以培育有质感的肌肉细胞和脂肪层。
研究人员从小麦麸质中分离出谷蛋白，并形成了平面和脊状图案的薄膜。然后，他们将发育成骨骼肌的小鼠细胞沉积在蛋白质基底上，并将细胞覆盖的薄膜培养两周。细胞在平膜和脊膜上生长和增殖。不出所料，与在明胶制成的对照薄膜上生长的细胞相比，谷蛋白薄膜的性能要差一些，但这也足够了。
研究人员说，还需要进一步改进细胞附着在植物基薄膜上的方式，以接近在动物源生物材料上的生长情况。在培养的第二周，图案化薄膜上的细胞形成了长长的平行束，再现了动物肌肉的纤维结构。
通过在植物蛋白基底中加入脊，培养的肌肉细胞以模仿动物肌肉纤维排列的模式生长。来源：改编自《ACS 生物材料科学与工程》2024 期，DOI: 10.1021/acsbiomaterials.3c01500
在另一项试验中，将产生脂肪组织的小鼠细胞沉积在平整的谷蛋白薄膜上。在培养期间，随着细胞的增殖和分化，它们产生了可见的脂质和胶原蛋白沉积。
附着在可食用谷蛋白薄膜上的培养肉和脂肪层可以堆叠起来，形成类似肉类的三维替代蛋白质。研究人员说，由于谷蛋白材料基底支持纹理动物肌肉和脂肪层的生长，因此它可用于制造更逼真的培养肉制品。
编译来源：ScitechDaily
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