《Food Research International》:Cell-cultured pork biomass as an emerging food ingredient: Physicochemical properties and heat-induced structuring under low-salt conditions
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•细胞培养猪肉生物量(CCPB)在低盐条件下保持溶解性和亚微米状态,而肌原纤维蛋白(MP)则不具备此特性。•0.1 M NaCl处理揭示了CCPB中的疏水区域和反应性巯基。•CCPB形成了具有弹性的热诱导凝胶,其G′值远高于低盐MP。•离子调节增强了CCPB凝胶的凝胶强度、持
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细胞培养猪肉生物量(CCPB)在低盐条件下保持溶解性和亚微米状态,而肌原纤维蛋白(MP)则不具备此特性。
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0.1 M NaCl处理揭示了CCPB中的疏水区域和反应性巯基。
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CCPB形成了具有弹性的热诱导凝胶,其G′值远高于低盐MP。
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离子调节增强了CCPB凝胶的凝胶强度、持水能力和均匀性。
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CCPB为低盐结构食品提供了功能性胶体基础。
引言
细胞农业正在快速发展,细胞培养生物量正从培养肉原料演变为功能性食品配料。培养生物量能够提供动物源性营养素和风味成分,当其添加到植物基或混合肉制品中时,可改变质地、风味和营养特性(Meng等,2025)。因此,作为新兴食品配料的细胞培养生物量因其结构化食品中的应用功能潜力而备受关注。
近期研究从食品应用角度对培养生物量的功能特性进行了表征。例如,培养猪脂肪生物量改善了混合肉丸的营养结构和肉香风味,而CCPB则提升了植物基替代品的力学性能、水分分布和猪肉风味(Jiang、Li等,2025;Meng等,2025)。上述研究表明,培养生物量有望提升肉替代品的感官品质和营养品质,为其作为新型食品配料的应用奠定了重要基础。
然而,现有研究主要聚焦于添加培养生物量对特定食品体系的影响,包括质地、风味、营养组成和挥发性化合物的变化。作为复杂的细胞衍生食品材料,生物量基础理化性质和结构形成能力的系统表征尚缺乏相关研究。CCPB并非单一纯化蛋白,而是源于细胞的复杂生物量,包含蛋白质、脂质和膜相关成分(Jiang、Meng等,2025;Meng等,2025)。这一差异突显了阐明CCPB独特结构行为的必要性,而非直接套用传统蛋白质机理。这种胶体和结构特性的差异对低盐结构食品尤为重要。本研究中,低盐结构食品定义为NaCl ≤ 0.1 M的体系,对应低盐肉制品典型的低离子强度环境。
离子强度是影响食品蛋白体系中蛋白质溶解性、胶体稳定性、分子相互作用和热诱导凝胶形成的关键因素。然而,在低离子强度条件下,溶解受限和分子重排受阻会阻碍反应性基团的暴露和有序聚集(Wang等,2026)。特别是,关于离子强度如何影响CCPB的分散稳定性、分子相互作用以及后续热诱导网络形成,目前知之甚少。MP具有盐依赖性,而WPI和OVA为水溶性球状蛋白,可在低离子强度下凝胶化,因此可作为参考体系(Li、Yang等,2026;Wang等,2026;Zhang、Liu等,2025)。其已充分表征的胶体行为和凝胶化机理使其成为评估新兴生物量衍生胶体结构响应的有用参考体系。
本研究以细胞培养猪肉生物量(CCPB)为对象,与WPI、OVA和MP进行比较,表征其在不同离子强度范围内的胶体稳定性、构象响应、流变行为和凝胶功能特性。通过测定溶解度、粒径、ζ电位和Turbiscan稳定性以及透射电子显微镜观察来评估分散稳定性和微观结构。利用表面疏水性、内源荧光、巯基含量和傅里叶变换红外光谱(FTIR)考察离子诱导的构象变化,同时采用差示扫描量热法(DSC)表征热变性。随后结合稳态和动态流变学、微流变学、质构剖面分析、持水能力、低场核磁共振(LF-NMR)和磁共振成像(MRI)来评估热诱导结构化和持水特性。研究旨在界定CCPB作为低盐食品胶体的构效关系,特别关注阐明其作为新兴细胞衍生食品材料的基本功能特性,为其在低盐结构肉制品及其他食品体系中的应用提供理论依据。
章节摘要
材料
本研究使用的细胞培养猪肉生物量(CCPB)源自猪脂肪来源的间充质干细胞(ADSCs),由南京巧思未来食品科技有限公司(江苏,中国)提供。供应商采用专有无血清悬浮培养方法生产CCPB,不使用动物血清或固体支架。因此,培养后无需去除血清或支架材料。残余培养基成分、代谢物和可溶性杂质主要通过……去除。
透射电子显微镜(TEM)
TEM直接证实了CCPB在无盐条件下的分散形态。如图1A所示,CCPB主要由分散的球形或近球形颗粒组成,仅有少量较大颗粒或聚集体。未观察到MP肌原纤维典型的长丝状和广泛的网络状聚集体(Tang等,2025)。该形态与CCPB较小的粒径、较低的TSI和较高的溶解性一致(Liu等,2020)。而MP……
结论
本研究表明,细胞培养猪肉生物量(CCPB)表现出独特的离子响应结构行为,与肌原纤维蛋白(MP)、卵白蛋白(OVA)和分离乳清蛋白(WPI)不同。在0.1 M NaCl条件下,CCPB发生构象重排,疏水区域和反应性巯基暴露更为显著。与无NaCl处理相比,0.1 M NaCl条件下形成的CCPB凝胶在大尺度流变学方面表现出改善的粘弹性、结构完整性和持水能力……
CRediT作者贡献声明
杨一迪:写作——审阅与编辑,写作——初稿,可视化,验证,软件,方法学,研究,形式化分析,数据管理,概念化。刘雅婷:写作——审阅与编辑,写作——初稿,可视化,方法学,研究,形式化分析,数据管理,概念化。杨宗云:可视化,研究,数据管理。陈鑫:可视化,研究,数据管理。熊雅婷:可视化,研究……
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
我们衷心感谢中国农业科研体系(CARS-40)和国家自然科学基金(编号:32172243)的支持。图形摘要中的部分图标使用BioGDP网站制作(Jiang、Li等,2025)。
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