《Food Hydrocolloids》：Regulating Deacetylation of Konjac Glucomannan-Based Composite Scaffolds to Support Cultivated Meat Production
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•可食用无动物源支架支撑培养肉制备。•KGM脱乙酰化调控支架结构及理化特性。•高乙酰化KGM支架促进PmuSCs肌管形成。•培养肉的质构可与不同部位天然猪肉媲美。引言全球人口扩张和饮食结构演变加剧了食物资源短缺，预计到2050年全球肉类消费量将增长76%（Pei等，2025；
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可食用无动物源支架支撑培养肉制备。
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KGM脱乙酰化调控支架结构及理化特性。
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高乙酰化KGM支架促进PmuSCs肌管形成。
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培养肉的质构可与不同部位天然猪肉媲美。
引言
全球人口扩张和饮食结构演变加剧了食物资源短缺，预计到2050年全球肉类消费量将增长76%（Pei等，2025；Post等，2020）。大规模传统畜牧业消耗大量土地和淡水资源，并引发一系列生态与社会风险，包括环境污染、食品安全隐患、公共资源分配不均、人畜共患病暴发以及动物福利伦理困境（Post等，2020；Seo、Jung等，2023）。作为一种创新的环保食品制造技术，培养肉已成为满足全球肉类蛋白需求激增的可行替代方案（Yao等，2026；G. Zhu等，2023）。
尽管培养肉制备在实验室研究中已取得令人瞩目的初步进展（Jung等，2025；Su等，2022；Y. Wu等，2025），但多项技术瓶颈仍阻碍其产业化进程。关键瓶颈包括筛选稳定的悬浮细胞系（Pasitka等，2022）、开发经济高效的无血清培养基（Messmer等，2022）、优化可扩展的生物反应器系统（Zhou等，2025），以及创新功能性支架生物材料（Jing等，2026；Lee和Choi，2024；Park等，2024）。与传统组织工程支架不同，用于培养肉的生物材料必须满足严格标准：无毒、完全可食用、零动物源成分、低成本以及长期可持续性（C.-H. Li等，2026；Pei等，2025；Dongwei Wu等，2026；Xia等，2025）。支架作为关键的三维模板，支撑肌细胞粘附、增殖和肌源性分化，引导构建结构化肌肉组织（Norris等，2022；Park等，2024）。因此，合理的材料选择与结构优化对于制备高性能培养肉支架不可或缺。
魔芋葡甘聚糖（KGM）是一种从魔芋块茎中提取的天然膳食纤维多糖，具有优异的持水性、凝胶能力和可调流变特性（Tong等，2024）。KGM已获美国食品药品监督管理局批准为安全食品添加剂（Zhuang等，2024），被广泛应用于食品质构改良（J. Yang等，2024）、功能性生物材料制备（Gu等，2024；Mu等，2018；Ning等，2020；Ran和Yang，2022）以及培养肉研究（Gu等，2024；Gu等，2026；Pietri等，2026；X. Tang等，2024）。KGM分子骨架由D-甘露糖和D-葡萄糖单元通过β-1,4糖苷键连接构成（Guo等，2021），其上随机分布的乙酰基在碱性条件下驱动不可逆的分子聚集和凝胶形成（Zhang等，2021）。然而，单一KGM水凝胶存在凝胶强度不足的问题，限制了肌细胞粘附，且无法复现鲜肉特征质构（Du等，2023；X. Zhu等，2024）。
κ-卡拉胶（KC）是一种硫酸化多糖，由交替的β-1,3-半乳糖和3,6-脱水-α-1,4-半乳糖重复单元组成（Di Wu等，2020；Yuan等，2021）。已有文献证实KGM与KC具有显著的协同凝胶效应，形成的复合水凝胶在机械强度方面优于任一单一组分（Di Wu等，2020）。此外，二元KGM/KC体系的凝胶行为可通过调节KGM脱乙酰化度进行精确调控（Qiao等，2022；Di Wu等，2020）。基质刚度和表面形貌是众所周知的、主导干细胞命运决定的机械信号（Engler等，2006；Gilbert等，2010；Norris等，2022）。因此，本研究假设通过调节KGM脱乙酰化度和KC配比，可以精确调控肌细胞行为并实现天然肉类质构的生物模拟，这一策略在现有文献中仍较少被探索。
纯多糖支架固有的细胞亲和力有限，而掺入细胞相容性蛋白组分可有效促进细胞粘附、增殖和终末分化（Seah等，2021）。尽管胶原蛋白和明胶等动物源生物材料具有优越的细胞结合能力（Shuqin等，2026），但其高昂的生产成本和固有的伦理冲突与培养肉生产的可持续理念相悖。植物蛋白已被广泛用作无动物源替代品，因其含有固有的生物活性肽结构域（如RGD序列）介导细胞附着（Sch?tzlein和Blaeser，2022）。动物细胞对植物支架粘附的典型案例包括大豆蛋白（Feng等，2024）、豌豆蛋白（Ianovici等，2022）、绿豆蛋白和蚕豆蛋白（Y. Li等，2026）、小麦醇溶蛋白（Xiang等，2022）和玉米醇溶蛋白（Su等，2022），它们均表现出强烈的动物细胞粘附能力。豌豆蛋白分离物（PPI）是一种具有良好凝胶和乳化功能的高品质植物蛋白，已被广泛应用于肉替代品开发和培养肉研究（Odelli等，2024；Tan等，2024）。此外，PPI还能丰富最终培养肉产品的必需氨基酸组成和整体营养价值（Odelli等，2024；Tan等，2024）。
本研究开发了一种完全无动物源的KGM/KC/PPI植物基复合聚合物支架，用于可扩展的培养肉制造。通过碱性诱导的分子交联制备了机械可调的水凝胶支架，所得培养肉构建体表现出与鲜肉高度相似的质构特性。系统的理化表征验证了支架优异的孔隙率、亲水性和长期结构稳定性。体外细胞实验证实，在优化支架配方上肌细胞增殖稳健且肌源性分化高效。作为低成本、可再生的植物源生物材料，具有优异细胞相容性和可调质构的KGM/KC/PPI支架为高质量培养肉的定制化开发提供了有效的制备策略和新的机制见解。
章节摘要
材料
魔芋葡甘聚糖（KGM，纯度≥95%，粘度100–200 mPa·s，CAS号：K861211）、κ-卡拉胶（纯度≥95%，CAS号：11114-20-8）和PPI（纯度≥90%，CAS号：P718425）购自上海麦克林生化科技有限公司（中国上海）。磷酸缓冲盐溶液（PBS）、DMEM/F12培养基、胎牛血清（FBS）、胰蛋白酶和台酚蓝（0.4%）购自Gibco（美国纽约州大岛）。Calcein-AM/PI细胞活力/细胞毒性检测试剂盒、Cell Counting Kit-8（CCK-8），
支架的流变特性
凝胶支架的结构稳定性对于建立和维持细胞-基质相互作用至关重要（Chang等，2023；Park等，2024；Pei等，2025；Y. Wang等，2024）。通过流变学测量评估支架的粘弹性和细胞培养适用性。频率扫描得到的储能模量（G′）、损耗模量（G″）和损耗因子（tanδ = G″/G′）（图1所示）用于评估网络结构稳定性。在整个频率范围内
讨论
培养肉凭借其低碳、高效和可持续的生产优势，可有效弥补传统畜牧生产的不足，是未来肉类产业转型与升级的关键方向（M. Lee、W. Choi等，2024；M. Lee等，2024）。支架材料作为支撑肌细胞粘附、生长和组织重塑的核心载体，其可食性、安全性和结构可控性
结论
本研究成功制备了一种由KGM、κ-卡拉胶和PPI组成的无动物源多孔复合支架。通过调节KGM脱乙酰化度和组分比例，可精确调控支架的微结构、热稳定性、机械强度和界面理化性质。三种组分间的协同氢键作用增强了凝胶网络，克服了单一组分机械性能弱和结构稳定性差的
CRediT作者贡献声明
夏扬（Yang Xia）：验证、方法学。丁世杰（Shijie Ding）：监督指导、项目管理、资金获取。周广红（Guanghong Zhou）：项目管理、资金获取。罗宗洪（Zonghong Luo）：写作—审阅与编辑、写作—初稿撰写、方法学、形式分析、概念构思。邵南男（Nnonan Shao）：验证、方法学
未引用参考文献
Chen等，2023；Kim等，2025；Lee等，2024；Li等，2025；Li等，2026；Wang等，2022；Wang等，2024；Wu等，2026；Wu等，2020。
伦理声明
本研究遵循ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经南京农业大学动物伦理委员会批准。（批准号：GB14925，NJAUCAST-2011-093）
利益冲突声明
? 作者声明不存在已知可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到了南京市科学技术局（BE2024007）、南京市科学技术局（202309014）和江苏省财政厅（CX (24) 1019）的资助。
罗宗洪|邵南男|夏扬|丁世杰|周广红
