本文上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司淺談細(xì)胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)工藝。
近30年來(lái)，細(xì)胞工程和組織工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展使小規(guī)模培養(yǎng)具有生物功能的動(dòng)物細(xì)胞和組織變得十分常見(jiàn)。骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞可分化并自動(dòng)形成肌肉纖維的功能被發(fā)現(xiàn)后，大規(guī)模培養(yǎng)骨骼肌也成為可能。這些技術(shù)的進(jìn)步使人們開(kāi)始重新評(píng)估體外培養(yǎng)動(dòng)物肌肉細(xì)胞替代傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)肉類(lèi)食品的可能性，希望其能緩解資源枯竭、環(huán)境污染、食品短缺等人類(lèi)正在或即將面臨的諸多問(wèn)題。尤其是自2013年世界首個(gè)人工培養(yǎng)牛肉漢堡公開(kāi)試吃之后，眾多企業(yè)紛紛加入這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)。截至2019年3月，全世界至少有25家公司已公開(kāi)宣布在研究將這項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。
近年來(lái)關(guān)于培養(yǎng)肉的綜述性文章很多，但大多是關(guān)于環(huán)境保護(hù)、食品安全、動(dòng)物權(quán)益、倫理等大眾話(huà)題的討論。在技術(shù)層面上，一般也是對(duì)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)原理、種子來(lái)源、培養(yǎng)液成分等的介紹，涉及工藝及設(shè)備時(shí)通常是一語(yǔ)帶過(guò)，或者是羅列實(shí)驗(yàn)室常用的設(shè)備，并沒(méi)有探討其用于規(guī)模化生產(chǎn)的可行性。意識(shí)到了反應(yīng)器放大對(duì)傳質(zhì)的挑戰(zhàn)，但提出的解決方案卻忽視了混合速率的要求。在構(gòu)想培養(yǎng)肉規(guī)模化生產(chǎn)時(shí)，甚至未考慮目前肌肉細(xì)胞需貼壁培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)。
體外培養(yǎng)動(dòng)物肌肉細(xì)胞作為食品，補(bǔ)充部分傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)的產(chǎn)能，為人類(lèi)提供動(dòng)物蛋白，并在一定程度上解決食品安全、環(huán)境污染，土地及水資源短缺等問(wèn)題，是細(xì)胞培養(yǎng)肉近期獲得廣泛關(guān)注的主要原因。生產(chǎn)培養(yǎng)肉所依賴(lài)的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)具備，工藝及設(shè)備的放大也可借鑒傳統(tǒng)微生物和其它動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)。上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀的分析，使用微載體在攪拌釜反應(yīng)器或鼓泡塔反應(yīng)器中懸浮培養(yǎng)是目前能將細(xì)胞培養(yǎng)肉快速推向市場(chǎng)的最佳途徑，但仍需針對(duì)動(dòng)物肌肉細(xì)胞的生理特性采集必要的數(shù)據(jù)，為設(shè)備放大及工藝優(yōu)化提供依據(jù)，并解決微載體材料和結(jié)構(gòu)等問(wèn)題。
其中，不同來(lái)源的動(dòng)物肌肉細(xì)胞和肌肉干細(xì)胞在不同生長(zhǎng)階段對(duì)剪切應(yīng)力的承受能力決定了反應(yīng)器的類(lèi)型、操作、控制甚至微載體的選、攪拌的設(shè)計(jì)等多個(gè)方面，是過(guò)程放大所需的重要參數(shù)。同時(shí)，通過(guò)基因工程、馴化或其它手段使肌肉細(xì)胞和肌衛(wèi)星細(xì)胞適應(yīng)懸浮培養(yǎng)，可進(jìn)一步簡(jiǎn)化工藝、提高產(chǎn)量，最大的不足之處是其只能直接生產(chǎn)碎沫狀產(chǎn)品。短期內(nèi)可以通過(guò)后期加工使其更接近肉的外觀(guān)和口感，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，通過(guò)新型的工藝和裝置，如使用三維支架與血細(xì)胞、脂肪細(xì)胞聯(lián)合培養(yǎng)，直接生產(chǎn)出高度結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品，才有可能使培養(yǎng)肉真正對(duì)傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)形成挑戰(zhàn)。
