浙江
培养肉（细胞培养肉）被视为缓解传统畜牧业环境压力与动物伦理问题的变革性技术。然而，目前多数培养肉产品在质地、营养和风味等方面仍难以媲美传统肉类，根本原因在于肌肉干细胞在体外向成熟肌纤维的分化效率低下。如何调控细胞的代谢模式、构建仿生的三维微环境，成为提升培养肉品质的核心挑战。
近日，江南大学食品科学与未来食品中心、工业生物技术教育部重点实验室关欣团队在Trends in Biotechnology杂志发表题为“通过姜黄素驱动的代谢重编程和高蛋白支架工程化高品质培养牛肉”（Engineering high-quality cultured beef through curcumin-driven metabolic reprogramming in a high-protein scaffold）的研究论文。该研究首次揭示了肌原分化第一天是线粒体重塑与代谢转换的关键窗口期，并利用天然化合物姜黄素精准触发这一过程；同时开发出可食用的酵母蛋白-明胶三维支架，两者协同作用，成功生产出在营养、质地和风味上均接近传统牛肉的培养牛肉产品。
研究团队首先对比了成功分化与分化失败的成肌细胞系，发现成功分化伴随显著的代谢重编程：细胞从依赖糖酵解快速产能转向依赖氧化磷酸化（OXPHOS）高效供能。线粒体作为能量代谢中心，在分化第一天出现短暂的活性氧升高和膜电位下降，随后数量与功能大幅提升，证明线粒体的“先清除、后新生”重塑是代谢转换的关键。基于此机制，团队筛选出姜黄素——一种天然食品级多酚化合物。实验表明，分化第一天用姜黄素处理仅6小时，即可通过PINK1/Parkin通路显著增强线粒体自噬，随后促进线粒体新生，上调PGC-1α、MFN2等蛋白表达，最终使牛骨骼肌干细胞和C2C12成肌细胞的肌管形成效率提高约2-3倍。使用线粒体自噬抑制剂则完全抵消了姜黄素的促分化效果，且抑制效果仅在第一天施加时出现，进一步证实第一天是决定分化成败的“命运窗口”。
为实现宏观组织构建，团队以低成本的酵母蛋白和明胶为原料，利用微生物转谷氨酰胺酶交联，制备了一系列可食用三维支架。通过优化蛋白比例，发现酵母蛋白:明胶=1:2的支架具有适宜的孔径（微米级层状沟槽）、约30 kPa的杨氏模量（与天然肌肉匹配）以及优异的保水性和结构稳定性。牛肌肉干细胞在该支架上能高效增殖并融合为粗长、有序排列的肌管，而纯明胶支架则产生稀疏、随机走向的肌纤维。进一步将姜黄素诱导与1:2支架结合，得到的培养牛肉经烹饪后，其硬度、弹性、咀嚼性等质构参数与传统牛肉无显著差异；总蛋白含量、总氨基酸组成及必需氨基酸比例均接近传统牛肉，仅蛋氨酸+半胱氨酸评分略低。风味分析显示，培养牛肉的挥发性香气指纹图谱与常规牛肉高度重叠，感官盲测中在汁水感方面甚至更优，整体接受度不相上下。
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