栽培生物质蛋白的营养特性及体外消化率特性的分析

《Food Chemistry》:Analysis of nutritional properties and in vitro digestibility characteristics of cultivated biomass protein

【字体: 时间:2026年03月18日 来源:Food Chemistry 9.8

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  本研究对比分析养殖生物与常规猪肉的营养成分及体外蛋白质消化特性。结果表明:养殖生物蛋白质含量(9.40%)显著低于猪肉(23.14%),但脂肪含量(2.93%)更高;矿物质钠、磷、铁、锌含量显著高于猪肉;体外消化实验显示养殖生物蛋白质消化率(76.86%)和分解度(80.01%)优于猪肉。结论指出养殖生物的氨基酸组成和蛋白质质量与猪肉相当,且可能提供更高生物可利用的微量元素。

  
陈忠正|刘慧|唐晓燕|李武孙|李雅轩
中国农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所,农产品质量与安全重点实验室,中国北京100081

摘要

由于成分和结构的差异,培养肉与传统猪肉在营养价值和体外消化特性上可能存在显著差异。本研究比较了培养肉和猪肉的营养成分。培养肉的蛋白质含量(9.40%)和总氨基酸含量(8.92克/100克)显著低于猪肉(分别为23.14%和21.53克/100克)。相反,培养肉的脂肪含量(2.93%)显著高于猪肉(1.59%)。矿物分析显示,培养肉中的钠(Na)、磷(P)、铁(Fe)和锌(Zn)含量明显高于猪肉。氨基酸分析表明,培养肉的营养价值接近猪肉。此外,使用标准化的INFOGEST模型评估了体外蛋白质消化特性,结果显示培养肉的蛋白质消化率(76.86%)和水解度(80.01%)均显著高于猪肉。总之,培养肉在体外蛋白质消化特性方面优于猪肉。

引言

目前基于牲畜的肉类生产在全球范围内为人类提供动物蛋白方面发挥着关键作用,但同时也面临着资源利用和环境影响方面的挑战。随着对蛋白质需求的持续增长,探索补充性和替代性生产系统引起了科学界的关注。培养肉是通过使用受控生物反应器系统体外培养动物肌肉干细胞而产生的新兴技术(Xie等人,2025年)。这一概念可以追溯到温斯顿·丘吉尔(Winston Churchill,1931年),现代进展的标志是首次国际培养肉研讨会(2008年)以及Mark Post教授在2013年开发出可食用原型产品,随后出现了Mosa Meat和UPSIDE Foods等企业(Lee等人,2023年;Post等人,2020年)。在中国,南京农业大学的周光红团队于2019年生产出了中国首例猪源培养肉(Xie等人,2025年)。
作为一种新兴食品技术,培养肉的环境影响和安全性需要彻底研究。研究表明,这种利用天然肌肉生长机制的技术有可能减少某些环境足迹,其全球变暖潜力可能低于传统肉类;然而,根据能源结构等因素,其碳足迹可能高于传统肉类(Zhang等人,2020年)。在培养肉的生产过程中,应尽量减少环境影响。培养肉的安全性至关重要,主要关注点包括培养基成分的安全性评估、支架材料的可食用性以及长期培养过程中细胞系发生基因改变的潜在风险。为此,美国食品药品监督管理局和美国农业部等机构正在合作制定监管框架(Post等人,2020年)。同时,研究人员也在调查与化学、生物和营养安全相关的潜在风险(Djisalov等人,2021年;Stephens等人,2018年)。在确保其安全性的同时,作为新型蛋白质来源的培养肉的营养价值也不容忽视,对其营养质量的全面评估仍是一个关键研究领域。培养肉的营养评价应综合考虑其成分、加工引起的变化以及消化特性。目前的评估主要集中在灰分、碳水化合物、蛋白质和总脂肪等基本成分上(Post等人,2020年)。然而,关于蛋白质质量和消化率的更深入评估仍然不足。尽管针对传统牲畜产品和替代蛋白的体外消化研究已经相当广泛,但针对培养动物蛋白的类似研究仍然较少。
因此,本研究旨在:通过分析培养肉和传统猪肉的近似成分(蛋白质、脂肪)、矿物质谱、氨基酸种类及含量比以及营养指数来进行比较;并使用INFOGEST胃肠道模型评估体外蛋白质消化动力学,以阐明蛋白质分解行为及肽和氨基酸的释放情况。研究结果将为生物工艺优化和基于证据的营养评价提供基础数据,从而客观了解培养肉相对于传统猪肉的营养特性。

材料

培养肉购自南京周子未来食品科技有限公司,批号为20240921SKC1。该培养肉是通过Wave生物反应器采用灌注培养方法获得的,在此之前猪源种子细胞已经连续进行了10天的悬浮培养。培养期间,增殖和分化阶段使用的是自行开发的无血清培养基。随后,细胞通过我们的研究方法进行了3-4天的脂肪分化处理。

基本营养成分

肉类通常被认为是一种营养丰富的食品,因为它含有易消化的蛋白质、优良的氨基酸组成、维生素和矿物质(Bohrer,2019年)。培养肉中的营养成分对于为人体提供必需营养素至关重要,同时也有助于提升肉的风味(Loveday,2019年)。因此,首先测量了培养肉中的营养成分,以确保其基本营养均衡。
培养肉必须

结论

本研究对比分析了培养肉和猪肉的营养成分及体外消化特性。研究结果表明,培养肉具有与传统猪肉相当的基本氨基酸谱和蛋白质质量指标。此外,培养肉还显示出作为生物可利用微量元素(铁和锌)来源的潜力,并可能具有更高的营养吸收优势。这些发现突显了其

作者贡献声明

陈忠正:撰写初稿、数据整理、可视化处理。 刘慧:撰写、审稿与编辑、方法学设计、实验实施。 唐晓燕:撰写、审稿与编辑、资源获取、概念构思。 李武孙:监督工作、数据分析。 李雅轩:结果验证。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究的个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金(项目编号:32172152)、中国农业研究系统(项目编号:CARS-35)、中国农业科学院农业科技创新计划及国家重点研发计划(项目编号:2019YFC1605204、2023YFD1600101)的财政支持。
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