综述：培养肉与升级循环：农业副产物的潜力开发

这篇综述系统探讨了农业副产物在培养肉(CM)生产中的双重应用价值：作为低成本细胞培养基补充物和细胞支架材料。文章创新性地提出通过蛋白分离、水解和分级技术将大豆粕、油菜籽粕等加工副产物转化为替代胎牛血清(FBS)的营养成分，同时利用玉米壳、菠萝蜜皮等收获废弃物构建三维支架结构，为降低培养肉生产成本(目标<$1/升培养基)提供了切实可行的解决方案。

　　

农业副产物助力培养肉产业化突破

引言
随着全球人口预计在2050年达到97亿，传统畜牧业面临资源效率低下（占83%农地仅提供18%热量）和环境污染（贡献18%温室气体排放）的双重挑战。培养肉(CM)技术通过体外培养动物细胞生产肉类，理论上可减少90%的土地使用和温室气体排放。然而当前培养肉生产成本居高不下，其中细胞培养基成本占比高达40-60%，主要瓶颈在于胎牛血清(FBS)价格超过1000美元/升。

细胞培养基的创新方案

农业加工副产物如大豆粕、油菜籽粕等含有丰富的蛋白质和生长因子前体。最新研究表明，通过碱性沉淀法提取的油菜籽蛋白分离物(RPI)在血清培养基中可使牛卫星细胞(BSCs)实现11.7次群体倍增，优于重组白蛋白对照组。酶水解技术进一步提升了副产物的利用率：使用Alcalase 2.4L?水解大豆粕蛋白，在仅含2.5% FBS的培养基中表现出超越10% FBS培养基的促生长效果。

关键技术突破包括：

1. 分级纯化技术：纳米过滤将水解物按分子量(<500Da和500-5000Da)分级，小分子肽段提供营养，大分子肽段模拟生长因子功能
2. 组合增效策略：混合不同来源水解物（如大豆+花生）可产生协同效应
3. 酸水解替代：虽然会破坏部分维生素，但能大幅降低处理成本

细胞支架的天然解决方案

收获废弃物中的结构性成分为培养肉三维构建提供了理想材料：

植物脱细胞支架
玉米壳和菠萝蜜皮经脱细胞处理后保留的纤维素网络，其刚度与天然牛肉组织相似。在模拟生物反应器环境中，这些支架成功实现牛卫星细胞的"珠间转移"，为大规模扩增奠定基础。

蛋白多孔支架
大豆组织蛋白的天然蜂窝结构完美模拟肌肉内膜(perimysium)。实验证明该支架能支持牛卫星细胞、平滑肌细胞和内皮细胞的三维共培养，细胞分泌的胞外基质(ECM)自然形成肌肉内膜(endomysium)结构。

3D打印生物墨水
玉米加工副产物玉米醇溶蛋白(zein)与海藻酸钠复合形成的水凝胶纤维，经拉伸排列后可引导C2C12细胞形成类肌束结构。豌豆蛋白-藻酸盐生物墨水更成功打印出0.5cm厚的"肋眼牛排"结构，包含明确的肌肉和脂肪纹路。

产业化挑战与对策

原料变异控制
同种油菜籽不同批次的蛋白分离物促生长效果差异达10%，采用分子量分级和标准化提取流程可提高稳定性。

过敏原管理
大豆、花生等常见过敏原的替代方案正在开发，如采用低过敏性水稻蛋白。

微生物风险
乙醇浸泡和过滤灭菌可有效控制农副产物携带的微生物污染。

未来展望
计算生物学将加速最优副产物筛选：卷积神经网络可同时评估副产物的GWP指数、成本效益和促生长活性。特别值得关注的是，同一副产物的不同组分可分级利用，如玉米加工中同时获得支架材料（玉米壳）和培养基成分（玉米蛋白），实现价值最大化。

这项技术突破不仅可能将培养肉培养基成本降至1美元/升以下，更开创了农业-食品-环境共赢的新模式：每利用1吨大豆粕，可减少3.2吨CO₂当量排放，同时为农民创造额外收入流。随着3D打印等技术的成熟，农业副产物衍生支架有望在2030年前支持复杂肌肉纹理的培养肉规模化生产。