综述：3D/4D打印水凝胶在细胞培养肉的感官与营养增强中的研究进展

这篇综述系统探讨了3D/4D打印技术通过构建生物相容性水凝胶支架（Hydrogel scaffolds）提升细胞培养肉（Cell-cultured meat）感官特性（如质地、风味）和营养价值（如蛋白质、脂质分布）的前沿进展，重点分析了动态响应型支架在模拟屠宰肉组织结构与功能调控中的潜力，为可持续肉类生产提供了创新策略。

　　

Abstract

细胞培养肉作为解决传统畜牧业环境压力与动物伦理问题的新型食品，其规模化生产亟需突破感官与营养仿真的技术瓶颈。3D/4D打印技术通过精准设计水凝胶支架的孔隙结构与机械性能，为细胞增殖分化提供了仿生微环境，成为当前研究热点。

Hydrogel scaffolds for cultured meat production

基于多糖、蛋白质等食品大分子的水凝胶支架，凭借三维网络结构和高生物相容性，可模拟细胞外基质（ECM）促进干细胞粘附与定向分化。例如，调整明胶-海藻酸钠复合支架的交联度可显著提升成肌细胞（Myoblast）的排列有序性，接近天然肌肉纤维的形态学特征。

3D printing strategies for building cultured meat

通过挤出式（Extrusion-based）3D打印技术，研究人员实现了对支架孔径（50-200 μm）和杨氏模量（1-10 kPa）的精确调控，从而优化氧气/营养传输效率。典型案例包括使用大豆蛋白支架引导牛卫星细胞（Bovine satellite cells）形成束状肌管，其蛋白质含量较传统培养提升37%。

4D printing innovations for dynamic cultured meat

4D打印赋予水凝胶pH/温度响应特性，例如在烹饪过程中自动释放包埋的风味物质（如血红素），或通过形状记忆效应模拟牛排的嫩度变化。近期研究还利用光响应水凝胶实现维生素B₁₂的定时释放，弥补培养肉中微量营养素不足的缺陷。

Conclusions and future perspective

尽管4D打印在动态调控培养肉品质方面展现出独特优势，但刺激响应材料的食品安全性、大规模生产成本等问题仍需突破。未来研究或将聚焦于多刺激协同响应系统的开发，以及基于消费者偏好的个性化营养设计。