《Foods》:Nutritional and Functional Fortification of Cultivated Meat: A Scoping Review
编辑推荐:
随着人口持续增长和食物需求不断增加,培养肉(CM)代表了一种潜在可持续的替代蛋白质来源。然而,关键挑战之一是确保CM的营养价值与传统肉类相当。鉴于此,本范围综述旨在系统性地梳理来自体外研究(in vitro studies)的现有证据,并识别CM的潜在营养强化
随着人口持续增长和食物需求不断增加,培养肉(CM)代表了一种潜在可持续的替代蛋白质来源。然而,关键挑战之一是确保CM的营养价值与传统肉类相当。鉴于此,本范围综述旨在系统性地梳理来自体外研究(in vitro studies)的现有证据,并识别CM的潜在营养强化方法。文献检索在PubMed、Embase和Web of Science中进行,时间从建库至2025年12月,并于2026年1月补充了手动检索。纳入标准为:与培养食品相关的体外研究,应用了强化策略或处理以提高营养价值或食品功能性,并报告了相关结果。提取的数据(如强化方法、细胞系、研究结果)采用描述性综合。共有7项研究符合纳入条件。确定了三种强化策略,包括代谢工程(metabolic engineering)、产品重组(product reformulation)和营养富集细胞培养基(nutrient-enriched cell culture medium)。纳入研究报告的结果各不相同,包括CM的营养价值、食品功能性和细胞功能性的变化。然而,大多数研究使用了主要用于研究目的而非食品生产或人类消费的细胞模型,这可能限制了其与商业化CM产品的相关性。总之,本综述识别了可能改变CM营养价值、食品功能性或细胞功能性的初步强化方法。然而,需要进一步研究以确定这些方法对所得细胞生物量或最终CM产品营养组成的影响。
1. 引言
培养肉(CM)被提出作为满足日益增长食物需求的潜在可持续替代品。更重要的是,CM可能提供营养优化的机会,例如增加有益营养化合物或减少饱和脂肪含量,而不仅仅是复制传统肉类的营养特征。全球人口预计到2050年将达到90-110亿,而全球肉类消费量估计将达到约5亿吨。因此,近年来对CM研究的兴趣显著增长,CM被视为解决粮食安全挑战的可能途径之一。此外,反映商业兴趣的增长,截至2026年,全球有超过100家公司致力于培养肉和宠物食品。鉴于市场持续扩张和产品开发,CM的营养组成和质量需要更多关注。然而,由于对其实际可行性和可持续性的持续争论,CM仍存在争议。事实上,CM仍面临许多挑战,包括生物技术限制(如细胞增殖、营养和功能特性)、技术难题(如工业过程放大)和监管障碍(如市场批准)。除了作为替代蛋白质来源的潜力外,CM有可能提供与传统肉类相当甚至更好的营养价值,这可能有益于消费者健康并解决他们的担忧。确保CM的营养价值与传统肉类相当至关重要,因为肉类富含易消化的蛋白质、氨基酸、维生素和矿物质,而CM的核心理念是模仿传统肉类。长期以来已知红肉和加工肉富含饱和脂肪酸(SFAs),这与慢性疾病风险正相关,如心血管疾病和结直肠癌。然而,CM的营养组成,例如脂肪组成,可能通过受控培养条件、培养基补充以及脂肪细胞共培养得到优化。通过这些策略,生产与红肉和加工肉相比SFA含量降低的CM成为可能。关于消费者接受度的证据强调了与传统肉类相比,对CM的天然性、健康性、食品安全性和营养价值的担忧。这些因素强烈影响消费意愿(WTC)。因此,解决这些担忧对于促进CM的更广泛采用至关重要。然而,CM的营养状况仍不完全清楚,特别是微量营养素。在传统肉类中,营养素通过动物饲料的消化在肌肉组织中积累。例如,维生素B12可由反刍动物瘤胃微生物产生,然后合成的维生素B12被吸收并储存在肝脏和肌肉中,从而贡献于传统肉类的营养含量。相比之下,CM缺乏这种生物学机制。CM可能需要策略来达到理想的营养状况。因此,研究强化CM的策略至关重要。迄今为止,营养强化概念在培养肉的背景下尚未标准化。通常,食品强化(即直接强化)指在加工过程中向食品添加必需维生素和矿物质,以改善营养质量并提供公共卫生益处。CM的生产涉及多个阶段,例如肌肉干细胞分离、增殖和分化、支架接种和组织成熟。这表明CM的营养状况可以在生产的不同阶段进行修改或富集。因此,需要明确定义来区分用于修改CM营养价值、食品功能性或细胞功能性的不同方法。在本综述中,术语“营养强化策略”被用作几种可能方法的总称,包括遗传或代谢工程、产品重组、细胞培养基富集和常规采后强化。这些不同方法可能具有不同的科学和监管含义,因为它们的生物学机制和应用阶段不同。尽管在几个国家细胞基食品技术不断发展,但研究CM营养强化策略的研究相对较少,综合这些证据的综述仍然稀缺。鉴于确保CM营养价值的重要性以及缺乏关于CM强化的综合综述,本范围综述旨在系统性地综合与CM强化相关的体外研究现有证据。本综述概述了当前强化策略并强调了关键研究空白。据研究人员所知,这是首次系统性地绘制CM体外强化策略并指导该领域未来研究的工作。
2. 材料与方法
本范围综述根据系统综述和荟萃分析扩展范围综述首选报告项目(PRISMA-ScR)进行报告,并遵循乔安娜·布里格斯研究所(JBI)范围综述指南。本范围综述的方案于2026年2月13日在开放科学框架(OSF)中注册。PRISMA-ScR清单见补充材料。
2.1. 资格标准
纳入标准基于JBI范围综述指南推荐的人群、概念和背景(PCC)框架制定,其中“人群”指培养食品(CF)研究中使用的细胞类型,包括已建立细胞系和原代细胞;“概念”指旨在增强CF营养价值、食品功能性或细胞功能性的强化策略;“背景”限制为与CF研究相关的体外研究。术语“营养价值”指营养素含量或组成的可测量变化,如蛋白质、维生素、矿物质和其他营养相关化合物。“食品功能性”指与抗氧化能力和感官特性相关的参数,而“细胞功能性”指细胞增殖、分化和活力。仅纳入同行评审的期刊体外研究,不设语言限制。纳入和排除标准如下:(1)体外研究,无论研究目的和使用细胞系如何;(2)与CF相关的研究;(3)报告了可能改善CF营养价值、食品功能性或细胞功能性的应用处理或强化方法的研究;(4)报告了与强化、食品功能性或细胞功能性相关的营养含量变化的研究。排除标准为:(1)重复记录;(2)非体外研究;(3)与CF无关;(4)未应用任何旨在改善CF营养或功能特性的处理;(5)未报告可测量的营养或功能结果。
2.2. 检索策略
检索策略基于上述PCC框架制定。文献检索于2025年12月在三个数据库中进行,包括PubMed、Embase和Web of Science。纳入从建库至检索日期的文献,不设语言限制。为确保全面覆盖,于2026年1月进行了相关参考文献列表和关键作者(包括研究人员团队作者/合著者)的补充手动检索。文献检索关键词与医学主题词表(MeSH)结合,关键词详情见表S1。
2.3. 研究筛选
研究筛选由两名研究人员独立进行。程序包括去除重复,然后根据研究是否与体外实验和CF相关筛选标题和摘要。然后,检索符合纳入标准的研究全文,并根据上述预定义资格标准进行筛选。关于研究资格的任何分歧通过研究人员讨论和共识解决。为尽量减少潜在重叠作者导致的偏倚,筛选过程严格基于预定义标准并由两名研究人员独立进行。
2.4. 数据提取
纳入研究的关键信息由一名研究人员提取,然后由第二名研究人员独立验证。任何差异通过研究人员讨论和共识解决。从符合条件的研究中提取的信息包括:(1)作者和出版年份;(2)细胞类型;(3)细胞传代数;(4)强化方法描述;(5)对照组条件;(6)增殖和分化持续时间;(7)研究结果;(8)增殖和分化培养基成分。
2.5. 数据综合
鉴于实验模型以及强化方法(如所用强化剂类型、暴露时间和持续时间、报告结果)的异质性,定量综合不可行。相反,提取的数据以表格和叙述形式进行描述性综合,以绘制纳入研究的关键特征。
3. 结果
3.1. 研究筛选
研究筛选的PRISMA流程图呈现。共从PubMed、Embase、Web of Science以及相关参考文献列表和关键作者的手动检索中识别出1306项研究。在1306项研究中,发现并排除324篇重复,随后对982项研究进行标题和摘要筛选,期间排除945项研究。剩余37项研究寻求全文检索,所有研究均成功检索。在对37项研究进行全文筛选后,因不同原因排除30项,包括“重复”(n=1)、“非体外实验研究”(n=6)、“与CF无关”(n=20)以及“未应用任何可能改善CF营养价值或食品功能性的处理或强化方法”(n=3)。因此,本范围综述共有7项研究符合纳入条件。
3.2. 研究特征
七项纳入研究的特征总结。这些研究发表于2020年至2026年,其中2020年1项,2022年1项,2025年4项,2026年1项。关于使用的细胞,两项研究使用C2C12小鼠细胞,三项使用猪细胞,包括脂肪细胞、肌肉干细胞和去分化猪细胞,两项使用牛细胞,包括原代牛卫星细胞(BSC)和脂肪间充质干细胞。此外,一项研究使用韩牛来源的肌卫星细胞(HSC)。关于传代数,细胞使用范围广泛。Zhu等人报告使用P2-P15,Naseem等人使用P2-P9,Sugama等人使用P9-P24,Choi等人使用P2,Lanzoni等人使用P9-P18。然而,两项研究未报告传代数。大多数研究涉及细胞增殖和分化,除了Lanzoni等人仅评估细胞增殖。增殖持续时间从1天到8天不等,而分化持续时间从3天到8天不等。然而,Meng等人未报告增殖和分化持续时间,Zhu等人未具体报告增殖持续时间。
3.3. 强化方法
存在三种强化方法,包括跨分类代谢工程(n=1)、产品重组(即食品中掺入培养脂肪)(n=1)和富集细胞培养基(n=5)。强化剂来自化学/生物技术公司(n=5)、研究机构(n=1)或CM公司(n=1)。
3.3.1. 代谢工程
Stout等人应用代谢工程,并报告了与营养价值和食品功能性相关的结果。他们将来自泛菌(Pantoea ananatis)的八氢番茄红素合酶(CrtB)、八氢番茄红素脱氢酶(CrtI)和番茄红素环化酶(CrtY)通过非病毒睡眠美人转座子介导的转基因技术导入80-90%汇合的C2C12和BSC中,发现细胞能够进行从头类胡萝卜素生产,并在未烹饪细胞中(在4°C冷藏1天和8天)以及100°C烹饪细胞中,显示出显著增加的抗氧化活性(即降低脂质氧化)。
3.3.2. 产品重组
Meng等人报告了与营养价值和感官特性相关的结果。他们将培养猪脂肪细胞掺入肉丸配方中。他们发现,培养脂肪百分比(10-30%)的增加显著提高了肉丸的蛋白质、脂肪和总氨基酸含量。此外,添加培养脂肪细胞也显著增加了肉香的关键贡献物,包括总酮类和醇类,但这也导致总醛类、酸类和酯类显著减少。
3.3.3. 富集细胞培养基
Zhu等人向增殖和分化培养基中添加L-抗坏血酸2-磷酸酯(100 μM)。他们的结果显示,富集细胞培养基通过增加猪肌肉干细胞的抗氧化能力并改善细胞增殖,显著提高了细胞和食品功能性。Naseem等人向增殖和分化培养基中补充维生素C(200 μM)和N-乙酰半胱氨酸(NAC)(2 mM),单独或联合添加维生素C或NAC在48小时、72小时和96小时均显著增加细胞增殖。然而,维生素C也显著改善细胞分化,而NAC未显著改善细胞分化。此外,维生素C和NAC均显著降低细胞中的活性氧(ROS)含量。Choi等人向增殖培养基中添加雄蜂蛹提取物(DEP),浓度范围为10至400 μg/mL。然后,在分化培养基中使用选定浓度(100 μg/mL)的DEP。他们的结果表明,DEP(10–400 μg/mL)显著改善细胞增殖,并通过其抗氧化作用对抗H?O?诱导的氧化应激增加细胞活力。此外,在细胞分化期间添加DEP也改善了肌管形成。Lanzoni等人向增殖培养基中添加来自大麻花(HF)、大麻籽(HSS)、大麻籽蛋白(HP)、虾(SH)或蓝蟹(BC)副产物的蛋白水解物,浓度为11.7 mg/mL,替代FBS的使用。他们发现,添加SH副产物在细胞生物量中显示出与10% FBS对照组相当的蛋白质含量。此外,与10% FBS对照组相比,添加HF、HSS、HP、SH和BC蛋白水解物在细胞生物量和细胞培养基中显示出显著更高的抗氧化活性。Sugama等人仅向脂肪生成的分化培养基中添加香气前体,包括盐酸硫胺素(500 μM)、L-蛋氨酸(5.0 mM)或肌红蛋白(3.0 mg/mL)。结果显示,添加盐酸硫胺素显著增加了硫醇的生产,贡献于乳香。类似地,补充L-蛋氨酸显著增强了甲硫醇(土豆样香气)的生产。此外,补充肌红蛋白显著增加了醇类、醛类和呋喃类以及香气的浓度,贡献于椰子样、深层脂肪和果香香气。
3.4. 细胞培养基
研究中使用的细胞培养基成分,包括增殖和分化培养基。关于增殖培养基,四项研究使用Dulbecco改良Eagle培养基(DMEM)作为基础培养基,两项使用F-10培养基,一项研究报告使用专有无血清培养基。除Meng等人外,所有其他增殖培养基均补充了胎牛血清(FBS),比例范围为10%至20%,并使用了抗生素。此外,碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)被用作支持细胞增殖的补充剂。由于涉及不同细胞类型,分化培养基在各研究中有所不同。对于涉及肌肉细胞的研究,Stout等人使用相同增殖培养基进行分化,培养细胞至汇合并孵育一周不更换培养基以诱导肌原性分化。Zhu等人将增殖培养基中的20% FBS替换为2%马血清(HS)进行分化,而Choi等人将FBS比例从20%降至2%。对于涉及脂肪细胞的研究,Naseem等人将10% FBS替换为2% HS,并向分化培养基中添加棕榈油酸(100 μM)。另一方面,Sugama等人使用两种不同培养基进行分化(即诱导培养基和脂质积累培养基)。对于诱导培养基,使用补充物包括胰岛素(3 μg/mL)、3-异丁基-1-甲基黄嘌呤(IBMX)(0.1 mM)、地塞米松(Dex)(0.3 μM)、罗格列酮(5 μM)、生物素(10 μM)和D-泛酸钙(5.67 μM)以诱导分化。此外,脂质积累培养基包含补充物包括罗格列酮(5 μM)、生物素(10 μM)、L-抗坏血酸2-磷酸三钠盐(113 μM)和脂肪乳剂(500 μg/mL)。而Meng等人使用专有无血清培养基进行分化,Lanzoni等人未进行分化。
4. 讨论
本范围综述的目的是绘制和回顾当前与CM营养强化策略相关的证据,包括代谢工程、产品重组和富集细胞培养基。据研究人员所知,这是首次系统性地综合来自体外研究的结果,报告通过营养强化对细胞在营养价值、食品功能性和细胞功能性方面的影响。总体而言,确定了7项符合条件的研究,表明存在显著研究空白,并突出了该研究领域的新兴性质。本综述中确定的三种强化方法具有不同的潜在益处、局限性和实际应用。尽管代谢工程可能使细胞内源性合成或积累目标化合物,从而在细胞水平实现强化,但这种方法技术复杂,并可能引发额外的安全和监管问题。产品重组可能提供一种更灵活、更简单的方法,通过掺入选定成分或培养组织(如脂肪组织)来修改CM的营养组成。然而,这种方法在生产的最终阶段而非细胞培养期间进行。因此,它可能不会直接影响细胞功能性(即细胞增殖、分化和活力),尽管它可能修改最终产品的食品功能性。另一方面,细胞培养基的富集在细胞增殖和分化期间应用。尽管它可能对营养价值和食品功能性有益,并可能直接影响细胞增殖和分化,但从培养基中营养素摄取的程度以及强化剂在收获细胞中的积累仍不清楚。纳入研究的主要结果各不相同,例如,有些从改善培养肉或脂肪的营养价值角度出发,而有些则侧重于食品和细胞功能性改善,包括感官特性、抗氧化能力、细胞增殖和分化。尽管研究目标存在异质性,但这些研究的结果表明改善CM营养价值、食品功能性和细胞功能性的潜在初步方法,这可能有益于CM的生产。此外,改善的食品功能性(即抗氧化能力)和细胞功能性(即细胞增殖、分化和活力)特别相关,因为提高CM产量的策略涉及改善细胞活力、减少细胞死亡或增强细胞增殖活性。尽管三项纳入研究涉及用微量营养素或其他生物活性化合物强化细胞培养基,但其对所得细胞生物量营养素组成的影响并未直接评估,需要从营养强化角度进一步研究。传统肉类提供易消化的蛋白质、氨基酸、维生素和矿物质。尽管一些培养肉含有与传统肉类相当的蛋白质和脂肪含量,但不同类型CM中维生素和矿物质水平尚未完全检查。更重要的是,生和熟的CM的营养价值尚未探索,因为已知不同烹饪方法在烹饪过程中导致不同程度的营养素损失。因此,这可能是进一步研究的重要领域。这对于强化的CM尤其相关,因为通过强化实现的营养益处不一定能保留。热敏维生素(如维生素C和B族)可能降解,而烹饪也可能改变其他营养素(如铁)的生物利用度。因此,加工和烹饪过程中强化营养素的稳定性也应考虑,因为确保最终产品中预期营养益处得以维持可能代表CM强化的重要实际挑战。此外,传统肉类是维生素和矿物质的主要来源之一,如维生素B12、维生素D?和铁,这些对人类健康至关重要。欧洲食品安全局(EFSA)已为这些微量营养素建立了膳食参考值(DRVs),为成人设定维生素B12的充足摄入量(AI)为4 μg/天,维生素D为15 μg/天,并为18岁及以上男性和绝经前女性分别设定铁的人群参考摄入量(PRI)为13和16 mg/天。传统肉类对这些AI和PRI的实现贡献显著,因为它提供高生物利用度的维生素B12和血红素铁。因此,如果CM要替代传统肉类,它应提供足够的必需微量营养素,以最小化这种饮食转变带来的潜在健康风险。在从动物性食品转向植物性食品的饮食转变中也可观察到类似情况,因为某些微量营养素(如维生素B12)不能由植物自然提供,而有些在植物性饮食中生物利用度较低(如铁、锌)。然而,CM的潜力不应局限于复制传统肉类的营养组成。相反,CM也可能提供营养优化的机会,例如通过改善脂肪酸谱、增加选定微量营养素或富集其他有益化合物。确实,初步证据表明CM的营养优化可能是可行的。因此,未来CM的强化策略也应考虑营养优化。尽管确保CM中充足的营养含量至关重要,但强化剂的生物利用度也应考虑。众所周知,营养素的化学形式可显著影响其生物利用度。例如,传统肉类中相当比例(40-60%)的铁是血红素铁,其生物利用度通常高于非血红素铁。然而,从食品强化角度看,非血红素铁化合物,包括焦磷酸铁、富马酸亚铁和硫酸亚铁,常用作铁强化剂。尽管这些非血红素铁化合物通常比血红素铁生物利用度低,但它们在改善铁状态方面有效。然而,如前所述,食品加工和烹饪对强化CM中营养素保留和生物利用度的影响仍不清楚。其他微量营养素也应考虑类似因素,因为其化学形式可能影响稳定性和生物利用度。因此,需要进一步研究不仅评估强化CM的营养含量,还要评估最终产品中营养素的化学形式、生物可及性和生物利用度。食品强化可大致分为两类:直接强化和生物强化。直接强化涉及在加工过程中将所需强化剂直接添加到食品中,该策略已广泛用于乳制品和谷物等产品的强化。类似地,通过细胞培养基强化CM也涉及在细胞培养期间(即增殖和分化)直接添加强化剂。这假设用于CM生产的细胞具有利用和储存来自细胞培养基的营养素以实现营养强化的潜力。然而,关于CM是否能从富集培养基中摄取维生素和矿物质,以及这些是否对消费者具有生物可及性的证据有限。关于强化剂积累的不确定性部分可能源于体内和体外环境之间的根本差异。在体内,营养素通过一系列生物过程吸收和积累。然而,体外培养不重现整个动物过程,如胃肠道吸收和器官特异性营养素储存,表明增加培养基中营养素浓度不一定导致收获细胞中积累。克服这一限制的一种潜在方法可能是使用营养素摄取和储存途径的遗传或代谢工程。例如,Narayanan等人通过共表达来自拟南芥的铁转运蛋白(IRT1)和铁储存蛋白铁蛋白(FER1),利用遗传工程改善木薯中的铁和锌积累。然而,需要进一步研究确定将类似策略应用于CM生产的可行性。正如与富集细胞培养基相关的研究所报告,富集细胞培养基可能有助于培养肉或脂肪的营养价值和与感官特性相关的代谢物。此外,观察到对细胞增殖、分化和抗氧化能力的积极影响。然而,值得注意的是,这些研究是在小规模实验中进行的,增殖和分化持续时间短,并使用细胞系模型。因此,这些发现可能不适用于大规模工业生产环境,其中可能需要长期增殖和分化,因为整体培养肉生产可能需要大约3-4周。此外,细胞行为在长期增殖和分化过程中也可能显著不同。尽管如此,体外模型表明富集细胞培养基可能对细胞培养有益,包括改善增殖和分化、营养价值和抗氧化能力。另一方面,生物强化描述将营养素培育到粮食作物中的过程,这可能提供更多微量营养素。然而,最近在动物中进行了更多研究,例如母鸡和奶牛补充维生素D?以及奶牛暴露于紫外线-B。这些研究旨在通过改善动物营养状况来强化动物源性产品(如鸡蛋和牛奶)。同样,关于CM,本范围综述识别了一篇关于代谢工程的论文,其中BSC和C2C12细胞能够内源性生产植物营养素,包括类胡萝卜素、八氢番茄红素、番茄红素和β-胡萝卜素。这些植物营养素提供健康益处,如降低癌症风险,表明培养肉可能比传统肉类产品更健康,特别是与癌症风险增加相关的红肉和加工肉。然而,值得注意的是,直接强化和生物强化的定义在CM背景下尚未明确建立,因为这两个概念最初是在传统食品背景下开发的,代表了一个需要进一步研究的概念空白。这可能对未来监管发展产生影响,因为CM现在在欧盟(EU)被归类为新型食品。具体而言,在上市前,此类产品的人类消费安全性将在新型食品框架内进行评估,包括与毒性、致敏性、生产过程以及营养特性相关的考虑。在本综述中,确定了三种可能修改CM营养价值、食品功能性或细胞功能性的初步方法。然而,这些方法可能根据其生物学机制和应用阶段需要不同的安全评估和监管考虑。对于遗传工程,鉴于涉及遗传修饰,可能需要额外的监管考虑。因此,所得产品可能属于转基因食品和饲料的范围(EC No. 1829/2003)。对于细胞培养基富集,安全评估可能包括强化剂浓度、培养基成分以及收获细胞中潜在残留或积累。相比之下,产品重组主要发生在食品加工和配方阶段,修改最终CM产品的组成。因此,除了与CM本身相关的考虑外,掺入的成分也应满足安全和监管要求。除了本范围综述中识别的强化策略外,还值得提及将可食用支架掺入CM可能是一种改善CM产品营养价值的策略。然而,可食用支架与食品强化根本不同。支架在CM中的主要目的是提供模仿传统肉类细胞外基质的三维(3D)结构,尽管含有生物材料的支架也可能提供营养益处。事实上,一些研究探索了使用植物蛋白,如豌豆蛋白和大豆蛋白,在培养肉生产背景下创建可食用3D支架。这些植物蛋白是可持续且高质量的蛋白质来源,但过敏风险也应考虑,因为豌豆蛋白和大豆蛋白均具有致敏性。尽管如此,开发营养优化的可食用支架可能代表未来增强CM营养价值的补充策略。正如文献广泛报道,CM生产的关键挑战之一是替代FBS。FBS因其丰富且复杂的组成而长期用于细胞培养,提供细胞增殖所需的基本成分,如激素、维生素、转运蛋白和生长因子。然而,FBS的不道德生产以及对生物安全性的担忧突显了减少和替代FBS的必要性,特别是在人类消费背景下。需要提及的是,FBS被认为是一种动物副产品,根据EU法规(No. 1069/2009),不适用于人类消费。一项纳入研究也调查了除营养强化外FBS的替代,尽管大多数纳入研究使用不同百分比的FBS(10-20%)或HS。此外,另一项研究使用了CM公司提供的无血清培养基。事实上,已有一些关于用替代蛋白质来源(例如植物和乳制品来源的蛋白质)替代FBS的证据,表明它们能支持细胞增殖,并在血清减少培养基中支持分化。值得注意的是,Stout等人开发了能够支持肌肉干细胞增殖和分化的无血清培养基,而Miti?等人对培养脂肪也显示了相同结果。然而,值得注意的是,FBS的使用可能是一个混杂因素,因为FBS是一种复杂且化学成分未定义的补充剂,含有各种生物活性化合物,包括维生素,可能与强化剂相互作用。因此,为了更好地隔离和验证强化剂的效果,建议在未来的研究中使用化学成分明确的无血清培养基。关于当前证据的强度,七项纳入研究的结果应被视为初步。尽管研究的处理可能对CM生产有益,但研究设计、处理条件、主要结果、细胞模型和培养基存在显著异质性。几项研究使用了研究导向的细胞模型(如C2C12和BSC),而非专门为CM生产开发的模型,这可能限制发现向大规模生产系统的可转移性。此外,大多数研究侧重于细胞功能如增殖和分化,或抗氧化能力,而非直接评估CM的营养价值。使用含血清培养基(即FBS和HS)或专有培养基可能进一步降低发现对食品级CM生产的适用性。本范围综述有几个优势和局限性。据研究人员所知,这是首次系统性地绘制CM营养强化策略证据的范围综述。本综述根据PRISMA-ScR和JBI指南进行。此外,本综述提供了强化方法、细胞类型、培养基以及报告的营养和功能结果的全面结构化概述,可能有助于识别这一新兴研究领域的关键研究空白。尽管如此,应承认若干局限性。鉴于该主题的新颖性,仅识别出7项符合条件的研究。此外,纳入研究在细胞类型、培养基和结果测量方面高度异质。还值得提及的是,纳入研究中使用的细胞如C2C12和BSC主要用于研究目的而非人类消费。此外,大多数研究未直接评估CM的营养状况,而是侧重于食品功能性如抗氧化能力。因此,强化对CM营养状况的影响,包括宏量和微量营养素,仍不清楚,突显了需要进一步研究的研究空白。
5. 结论
鉴于全球人口持续增长和肉类产品需求增加,CM可能代表传统肉类的潜在可持续替代品。然而,关键挑战之一是确保CM的营养价值与传统肉类相当,包括宏量和微量营养素。本范围综述系统性地综合了来自体外研究的证据,并识别了几种潜在营养强化方法,包括代谢工程、产品重组和营养富集细胞培养基。在这些方法中,代谢工程显示出改善CM营养价值和抗氧化相关特性的潜力。产品重组可能修改CM的营养价值和感官特性,而营养富集培养基可能改善细胞功能性,包括细胞增殖和分化。然而,值得注意的是,大多数纳入研究并非主要设计用于评估强化后营养状况,而是侧重于抗氧化能力或对细胞增殖和分化的影响。尽管其发现为CM的潜在强化策略提供了初步证据,但未来旨在研究CM强化及其对所得细胞生物量或最终CM产品营养状况影响的研究是必要的。