引言
植物蛋白的高水分挤压是一种广泛用于生产肉类替代品的技术，因为它能够形成类似传统肉类的纤维状、各向异性结构（Plattner 等，2024；Ryu，2020；Villacís-Chiriboga 等，2025）。在该过程中，植物蛋白与水混合后在双螺杆挤出机中经受热量和剪切作用，导致蛋白变性和增塑（Dekkers, Boom, & van der Goot, 2018; Ryu, 2020）。结构形成始于挤出机机筒内，是热机械处理、流动历史和冷却的综合作用结果（Cornet 等，2022）。蛋白质纤维化在挤出过程末端的冷却模具中进一步扩展，其中层流和新生成的蛋白质相互作用有助于肉类样结构的形成（Zink 等，2024）。
肉类替代品的纤维纹理是影响消费者接受度的关键因素（J. Fu 等，2023; Ma, Schlangen, Potappel, Zhang, & van der Goot, 2023; Michel, Hartmann, & Siegrist, 2021; Schlangen, van der Doef, van der Goot, Clausen, & Kodger, 2025）。在传统肉类中，这种纹理源于肌肉纤维的层次化各向异性组织，而目前在植物基肉类替代品中仍难以再现（Gotti, Sensini, Zucchelli, Carloni, & Focarete, 2020; McClements & Grossmann, 2022; Samard & Ryu, 2019; Schlangen 等，2025; Wilhelm 等，2025）。
尽管结构化技术取得了进展，但目前的植物基肉类替代品仍面临诸如肉质纹理、异臭味、缺乏典型肉类风味和汁液感等挑战（J. Zhang, Chen, Kaplan, & Wang, 2022）。一种有前景的策略是将基于挤压的植物蛋白支架与动物细胞相结合，从而将植物基肉和培育肉的生产联系起来（Villacís-Chiriboga 等，2025）。在此方法中，挤压支架提供结构框架，而细胞可能贡献风味和汁液感等感官特性，并可能进一步影响质地（M. Lee 等，2022）。这种混合方法有可能生产更贴近消费者期望的肉类替代品，同时保持经济可行性和可扩展性（Villacís-Chiriboga 等，2025; Woelken, Weckowska, Dreher, & Rauh, 2024）。
通常，用于培育肉的细胞是锚定依赖性的，这意味着它们需要一个表面来黏附、增殖和分化（MacQueen 等，2019）。因此，支架通常涂覆有细胞外蛋白（例如胶原蛋白）或细胞黏附肽，如精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）序列（S. Ng & Kurisawa, 2021）。与其他植物蛋白相比，豌豆和大豆蛋白可以提供更多的细胞黏附基序（Kong, Jing, & Huang, 2024）。此前研究表明，将豌豆蛋白纳入支架配方中，可以在无需任何促进黏附剂的情况下实现细胞培养（David 等，2024）。
除了黏附肽外，表面特性在细胞附着中也起着重要作用。支架在纳米尺度上的粗糙度和孔隙率会影响细胞附着（Cai 等，2020）。研究表明，50–200 μm 的孔径可以支持细胞生长和组织形成（H. Lee 等，2024）。在高水分挤压中，可通过掺入多糖（如海藻酸钠）来修饰所得支架的表面和结构（Dekkers, Nikiforidis, & van der Goot, 2016; Dou 等，2022; F. Wang 等，2022）。
本研究选择海藻酸钠是由于其对细胞的生物相容性以及在组织工程中的广泛应用（K. Y. Lee & Mooney, 2012）。然而，海藻酸钠在高水分挤压过程中对蛋白聚集和网络形成的影响尚未完全理解。据推测，可能发生两种相反的效果：海藻酸钠可能干扰蛋白-蛋白相互作用，从而限制蛋白聚集；或者海藻酸钠与植物蛋白之间的热力学不相容性可能增强富含蛋白质区域的聚集（Dou 等，2022），这可能导致挤出机冷却模具内纤维形成得到改善（Sandoval Murillo, Osen, Hiermaier, & Ganzenmüller, 2019）。这些结构变化最终可能影响挤压产物的纤维度、细胞培养的表面可及性、孔隙率和机械性能，进而可能影响细胞分布。
由于增加纤维状形态对细胞分布的意义尚未得到系统研究，因此目前尚不清楚海藻酸钠引起的结构组织和网络形成变化如何影响细胞分布，以及这些效果在豌豆和大豆蛋白浓缩物之间是否存在差异。因此，本研究旨在探究添加海藻酸钠对基于大豆和豌豆蛋白浓缩物的高水分挤压支架中结构形成和细胞分布的影响。假设海藻酸钠的掺入将改变蛋白相互作用和热力学不相容性，从而修饰支架架构、表面和机械性能，可能影响细胞分布。
为探究这一问题，制备了含有0-10%海藻酸钠（干基）的挤压产物，并在宏观、微观和分子水平上对其结构进行了表征。对添加海藻酸钠的效果从比机械能、挤压产物的色泽特性以及宏观和微观水平的支架形态学方面进行了评价。微观结构通过扫描电子显微镜（SEM）成像进行分析。此外，利用小振幅和大振幅振荡剪切（LAOS）流变学方法表征了挤压产物的机械性能，并通过蛋白质溶解度分析评估了分子性能。将选定的支架配方进行粉碎，用乙醇灭菌，并在细胞接种前用 HBSS 清洗。通过 SEM 检查了预处理对支架微观结构的影响。随后，在7天的探索性细胞实验中，利用活/死染色、Hoechst 染色和 SEM 成像对所选预处理支架配方进行细胞分布评估。
Lisa Woelken|Sabrina B?ther|Klara Dehmlow|José Alberto Rodríguez Agudo|Gabriela Itziar Saavedra Isusi|Valerie Louise Stahl|Johanna Berg|Dongwei Wu|Jens Kurreck|Anja Maria Wagemans|Cornelia Rauh
