[发明专利]一种用于细胞培养肉二次冻干法制备的可食用三维支架水凝胶及其应用

说明书

本发明是一种用于细胞培养肉二次冻干法制备的可食用三维支架水凝胶及其应用，为细胞在体外三维培养提供支撑，属于未来食品科技领域。本发明以大豆分离蛋白(SPI)和海藻酸钠(Alg)为主要原料通过二次冻干法来进行水凝胶的制备，以SPI和Alg的质量比、加酶量(TG酶)、钙离子(CaCl₂)浸泡时长为主要因素，通过试验优化制备具有高机械强度、合适孔径、孔隙率使肌肉干细胞能进行贴附且能大量扩增的SPI/Alg三维支架水凝胶。

技术领域

本发明属于未来食品科技技术领域，具体涉及一种用于细胞培养肉二次冻干法制备的可食用三维支架水凝胶及其应用。

背景技术

中国传统肉制品历史悠久，随着食品工业不断发展，传统肉制品已经基本形成了一定程度的产业化。人口的不断增长和人民生活水平的提高，人们对肉制品的需求将会继续增加，据联合国粮食及农业组织估计，到2050年，人们对肉类的需求将会增加约70％，未来肉制品的供需也将会出现严重失衡。而传统畜牧业存诸多问题，比如环境污染、资源消耗、温室气体排放量大，还存在动物福利和健康等方面的问题。将发展合成生物学技术、探索“人造蛋白”等新型食品，实现食品工业迭代升级，降低传统养殖业带来的环境资源压力。从长远角度考虑，开发出一种新的食品技术——培养肉，迫在眉睫。培养肉不仅可以解决传统农牧业中例如激素、抗生素、农药残留等潜在危害，还可解决人畜共感染病毒、寄生虫和病原菌感染等一系列问题。

培养肉又称细胞培养肉，是一种利用组织工程技术生产的肉，细胞培养肉在颜色、营养价值、风味、纹理和咀嚼性与传统的肉类具有高度相似性。细胞培养肉制品目前面临的挑战在于如何有效模拟动物肌肉组织的生长环境，并在生物反应器中实现规模化生产。虽然动物细胞组织培养技术已经得到了不同程度的深入研究和成功应用，但现有的细胞组织培养仍存在成本高、技术要求高、无法实现大规模工业化培养等缺点。为了有效降低生产成本，达到工业化应用的目的，发展高效、安全的大型细胞培养技术是细胞培养肉生产急需解决的问题。其中细胞培养肉的支架系统是当前细胞培养肉研究中的一项关键技术。细胞支架的作用有：1、支持细胞粘附、生长；2、辅助细胞形成组织纹理；3、维持肌肉组织的三维结构。并且细胞肉的支架系统应满足：可食用、可重复利用、可降解。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用于细胞培养肉二次冻干法制备的可食用三维支架水凝胶及其应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于细胞培养肉二次冻干法制备的可食用三维支架水凝胶，其制备包括如下步骤：

(1)将大豆分离蛋白(SPI)和海藻酸钠(Alg)进行干混；

(2)将TG酶溶于去离子水中；

(3)将CaCl₂溶于去离子水中；

(4)将步骤(2)中所得的TG酶溶液加入到步骤(1)干混后的大豆分离蛋白和海藻酸钠中，充分搅拌均匀，得胶体备用；

(5)将步骤(4)中所得的胶体进行装模，然后冷冻干燥；

(6)将步骤(5)中冻干后的胶体浸泡到步骤(3)中得到的CaCl₂溶液中；

(7)将步骤(6)中得到的胶体进行冷冻干燥，得到三维支架水凝胶；

(8)将步骤(7)中得到的三维支架水凝胶结合细胞进行培养。

进一步地，步骤(1)中所述的大豆分离蛋白和海藻酸钠的重量比未1:1。

进一步地，步骤(2)中所述的TG酶的酶活力为40U/g。

进一步地，步骤(3)中所述的CaCl₂溶液的浓度为0.1mol/L。

进一步地，步骤(4)中所述的搅拌速度为60rpm。