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制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术以大豆分离蛋白(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。维支架水凝胶。维支架水凝胶。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术属于未来食品科技
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术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。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]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：
[0007](1)将大豆分离蛋白(SPI)和海藻酸钠(Alg)进行干混；
[0008](2)将TG酶溶于去离子水中；
[0009](3)将CaCl2溶于去离子水中；
[0010](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；
[0011](5)将步骤(4)中所得的胶体进行装模，然后冷冻干燥；
[0012](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；
[0013](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；
[0014](8)将步骤(7)中得到的三维支架水凝胶结合细胞进行培养。
[0015]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。
[0016]进一步地，步骤(2)中所述的TG酶的酶活力为40U/g。
[0017]进一步地，步骤(3)中所述的CaCl2溶液的浓度为0.1mol/L。
[0018]进一步地，步骤(4)中所述的搅拌速度为60rpm。
[0019]进一步地，步骤(5)和步骤(7)中所述的冷冻干燥均为真空冷冻干燥，冻干条件为
‑
60℃，48h。
[0020]进一步地，步骤(6)中所述的浸泡时长为6h。
[0021]进一步地，步骤(8)中所述的细胞培养的培养板为超低吸附培养板。
[0022]进一步地，步骤(8)中所述的细胞为牛
‑
Myoblast
‑
P6。
[0023]进一步地，所述的牛
‑
Myoblast
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P6培养条件为37℃、5％的CO2培养箱，换液时间为每隔48h进行换液，培养时间为14d。
[0024]水凝胶作为一种新型细胞支架，是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它能在水中迅速溶胀，并在此溶胀状态下保持大量体积的水而不溶解。本专利技术本的制备方法诣在为细胞培养肉前期大规模生产提供三维可食用支架。一般水凝胶作为细胞支架具有以下特点：1、良好的生物活性，能维持细胞的表达；2、良好的生物相容性，有可促进种子细胞黏附，对细胞无毒性作用，不易引发炎症反应；3、良好的生物降解性，利于细胞增殖；4、良好的力学性能，能为细胞生长提供物理环境及力学支持；5、具有疏松多孔的三维结构，便于细胞的黏附生长和新陈代谢。
[0025]因SPI具有优良的凝胶性和起泡性等功能性质，有利于水凝胶形成疏松多孔结构，且有利于细胞黏附生长和新陈代谢，而Alg能改善水凝胶的机械性能，因此本申请以SPI和Alg为主要原料来进行水凝胶的制备，以SPI和Alg的质量比、加酶量、反应温度、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、合适孔径和孔隙率使肌肉干细胞能进行贴附生长且增殖的SPI/Alg三维支架水凝胶。
[0026]本专利技术相比现有技术具有以下优点：
[0027]本专利技术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。本专利技术公开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，利用SPI、Alg、TG酶和钙离子之间的交联作用形成水凝胶，经二次真空冷冻干燥得到三维支架。其中SPI和 Alg的质量比1:2、加酶量40U/g、反应温度50℃、钙离子的加入形式为冻干后浸泡，浸泡时长为16h。制备得到的SPI/Alg三维支架水凝胶具有较好的性质，结合细胞培养进行下一步印证。采用牛
‑
Myoblast结合三维支架水凝胶进行培养，培养14d对细胞进行收获，通过Calcein AM细胞活性检测试剂盒进行细胞的荧光检测，通过AO/PI染色计数，细胞的增殖倍数为4.2倍。
附图说明
[0028]图1为本申请具体实施方式部分实施例1制备的三维支架水凝胶的孔隙图；
[0029]图2为本申请具体实施方式部分实施例2三维支架水凝胶结合牛
ꢀ‑
Myoblast
‑
P6培养14d Calcein AM荧光标记图。
具体实施方式
[0030]实施例1：
[0031]三维支架水凝胶的制备：
[0032](1)将SPI和Alg按照1:2的比例进行干混。
[0033](2)加入TG酶溶液，其中的酶活力为40U/g。
[0034](3)搅拌均匀，搅拌的条件为60min，搅拌均匀后进行装模。
[0035](4)
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80℃预冻2h，
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60℃条件下真空冷冻干燥48h。
[0036](5)冻干后的水凝胶放入0.1mol/L CaCl2溶液浸泡6h。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，其制备包括如下步骤：(1)将大豆分离蛋白和海藻酸钠进行干混；(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。2.根据权利要求1所述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，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述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，其特征在于，步骤(2)中所述的TG酶的酶活力为40U/g。4.根据权利要求1所述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，其特征在于，步骤(3)中所述的CaCl2溶液的浓度为0.1mol/L。5.根据权利要求1所述一种用于细胞培养肉...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹灵，
申请(专利权)人：杭州极麋生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：