培养肉正在改变我们对食品生产的看法，提供传统肉类的味道和质地，而没有相同的健康问题。一个重要的重点是改善脂肪组成以使其更健康。
以下是您需要了解的内容：
- 更健康的脂肪，如单不饱和脂肪酸和欧米伽-3脂肪酸，优先于与心血管风险相关的饱和脂肪。
- 途径工程使用代谢和遗传技术在细胞水平上影响脂肪生产。
- 方法包括：
- CRISPR-Cas9基因编辑 以减少饱和脂肪的生产。
- 酶过表达（ e.g. ,硬脂酰-CoA去饱和酶）以增加单不饱和脂肪。
- 生长培养基补充以在不进行基因改造的情况下提高欧米伽-3含量。
- 挑战包括扩大生产规模和在提高营养价值的同时保持风味。
这种方法正在帮助培养肉类生产商创造更健康、更适合现代饮食需求的产品。
工程细胞系用于培养肉和可持续细胞农业 #culturedmeat
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培养肉中脂肪酸合成的工作原理
脂肪酸合成在塑造培养肉的脂肪含量方面起着关键作用，特别是在旨在降低饱和脂肪水平时。通过在细胞水平上管理脂肪组成，科学家可以影响最终肉类中是否含有饱和脂肪、单不饱和脂肪或多不饱和脂肪。这是通过三个相互关联的代谢途径实现的，每个途径都对脂肪特征有贡献。让我们来分解一下。
脂肪酸合成酶途径
该过程始于脂肪酸合成酶（FAS）途径, 负责生产饱和脂肪。在该途径的核心是酶乙酰辅酶A羧化酶（ACC），它催化细胞质中脂肪酸合成的第一步。该酶也作为成熟脂肪细胞的标志 - 这些细胞在培养肉生产中至关重要[5].
有趣的是，细胞生产脂肪酸的方式可能因物种而异。例如，牛细胞倾向于使用乙酸，而人类细胞更多依赖葡萄糖进行脂肪酸合成[1]. 这些差异突显了根据特定需求定制途径的重要性。
去饱和酶和单不饱和脂肪
一旦合成了饱和脂肪，去饱和酶就会介入，将其转化为单不饱和脂肪酸（MUFAs），这被认为更健康。例如，这些酶可以将棕榈酸或硬脂酸等饱和脂肪转化为油酸（C18:1），这种脂肪通常与橄榄油的健康益处相关联[5] .
与传统牛脂相比，由纤维脂肪前体细胞衍生的培养脂肪往往具有更高水平的油酸和更低水平的棕榈酸[5]. 这种成分的变化可以通过培养条件进一步影响。例如，使用无血清培养基配方已被证明可使牛脂肪干细胞中的甘油三酯积累增加66%，与传统的含血清培养基相比[1] .
除了单不饱和脂肪酸（MUFAs），进一步的调整还针对多不饱和脂肪以改善营养成分。
多不饱和脂肪酸途径
多不饱和脂肪酸（PUFAs）, 如欧米伽-3和欧米伽-6脂肪酸，提供了一种提高培养肉营养价值的方法。这些必需脂肪，包括亚油酸，人体无法自行合成，必须从食物中获取。
然而，培养肉的PUFA水平通常低于传统肉类[5]. 为了解决这个问题，研究人员专注于甘油三酯合成相关基因的表达，如PPARγ、Gpd1和FABP4[6][1]. 通过针对这些途径，可以增加PUFA含量，使肉类更具营养价值。
此外，可以通过培养基补充. 来微调PUFA的组成。通过在生长介质中添加特定的脂质，科学家可以复制天然动物组织的脂肪特征，或创造具有增强营养益处的产品，所有这些都无需进行基因改造 [3].
| 途径/酶 | 主要功能 | 对脂肪组成的影响 |
|---|---|---|
| 脂肪酸合酶 (FAS) | 产生长链饱和脂肪酸 | 增加饱和脂肪含量 (e.g. , 棕榈酸) |
| 乙酰辅酶A羧化酶 (ACC) | 脂肪酸合成中的限速步骤 | 对整体脂质积累水平至关重要 |
| 去饱和酶 | 将饱和键转化为双键 | 增加单不饱和脂肪 (MUFAs)，如油酸 |
| PPARγ 信号传导 | 调节脂肪生成基因表达 | 控制脂质储存的成熟和体积 |
改善脂肪特征的遗传和代谢工程方法
了解脂肪酸的合成方式为通过遗传和代谢工程在培养肉中优化脂肪组成提供了机会。这些方法旨在降低饱和脂肪水平，同时增加更健康的脂肪酸，以迎合现代饮食偏好。
CRISPR-Cas9 用于靶向基因编辑
CRISPR-Cas9技术允许科学家通过精确编辑DNA来调整脂肪组成。此方法可以靶向并禁用负责产生饱和脂肪的基因，而不引入来自其他物种的外源DNA [7].
"CRISPR是一种基因编辑工具，我们可以将其视为一把分子剪刀，我们可以将这些剪刀引导到基因组中的特定位置，并在DNA中进行精确切割。" - Dawn Cayabyab, Ph.D. 学生，UC Davis [7]
2025年6月，南京农业大学, 的研究人员，包括丁世杰、李春宝和周光宏，展示了CRISPR/Cas9在培养肉生产中的潜力。通过敲除猪卫星细胞中的CDKN2A基因，他们解决了细胞老化问题，创造了可再生的肌肉祖细胞来源。这些改良细胞在超过18次传代中保持了稳定的生长，存活率超过90%。利用3D可食用支架, ，团队成功开发出类似肉的结构，展示了CRISPR在规模化和基因优化方面的可能性 [8].
这种精确的编辑工具使研究人员能够直接选择饱和脂肪含量较低的细胞。此外，修改酶表达提供了另一种优化脂肪成分的方法。
过表达硬脂酰辅酶A去饱和酶 (SCD)
另一种改善脂肪组成的方法是增强硬脂酰辅酶A去饱和酶 (SCD) 的活性。该酶将饱和脂肪酸（如硬脂酸）转化为单不饱和脂肪酸（如油酸）[2]. 通过增加 SCD 的表达，可以将脂质谱转向单不饱和脂肪，这被广泛认为更健康。
这种方法在与无血清培养基系统结合使用时效果尤佳。研究表明，与传统含血清培养基相比，这些系统可以使甘油三酯积累增加66%[9]. 结果是培养肉具有更健康的脂肪组成，符合营养建议。
用于Omega-3富集的生长培养基补充
除了基因改造之外，调整生长培养基还可以进一步增强脂肪酸的特性。例如，补充培养基中不饱和脂肪酸如亚麻酸可以在不损害细胞活力的情况下提高细胞内脂质水平[4].
精心设计的脂肪酸混合物可以复制天然牛肉的脂肪特性。这种方法支持培养基中总脂质浓度高达400 µM，远高于饱和脂肪如棕榈酸的毒性阈值。不饱和脂肪酸如亚麻酸更易被细胞耐受，非毒性水平可达200 µM，而棕榈酸的毒性约为40 µM[4].
“健康促进脂肪酸的结合，如n-3多不饱和脂肪酸（PUFAs），代表了一种提高这些产品营养价值的潜在策略。” - Waris Mehmood 等，奥胡斯大学 [4]
当与用于3D培养系统的生物材料, 如球体结合时，培养基补充变得更加有影响力。研究表明，与2D单层培养相比，这种组合可使甘油三酯积累增加多达34% [9]. 然而，必须仔细管理omega-3水平，以避免在最终产品中产生“鱼腥味”[4].
比较不同的途径工程方法
用于培养肉中更健康脂肪配置的途径工程方法
本节深入探讨了各种途径工程方法的优缺点，基于之前讨论的技术。每种方法在改善培养肉的脂肪配置方面提供了独特的优势，选择主要取决于生产目标、技术资源和营养目标。
让我们从基于CRISPR的基因敲除. 开始。这些方法会产生永久的基因变化，一旦实施，具有高度的可扩展性。然而，它们也面临挑战，包括严格的监管要求和对高级技术专长的需求。另一方面，去饱和酶过表达, 特别是涉及SCD酶，达到了平衡。这种方法建立了稳定的细胞系，能够持续将饱和脂肪转化为更健康的单不饱和脂肪（MUFAs），无需持续的外部投入。
然后是培养基补充, ，其以简单和快速应用而著称。2026年的一项研究证明了其有效性：使用橄榄油和大豆卵磷脂作为脂肪生成诱导剂，将培养猪肉中的饱和脂肪酸从51.2%减少到44.49%，同时将多不饱和脂肪酸从27.01%增加到31.33%[10]. 尽管简单有效，培养基补充伴随着经常性成本，需要仔细的财务规划。当与先进的3D球体系统, 结合时，这种方法可以进一步促进甘油三酯的积累。
方法比较表
| 方法 | 饱和脂肪减少 | 可扩展性 | 感官特性 | 技术要求 |
|---|---|---|---|---|
| CRISPR 基因敲除 | 高（有针对性地去除） | 高（永久性改变） | 可变；可能需要调整风味 | 高技术专长；监管障碍 |
| 去饱和酶过表达 | 高（转化为单不饱和脂肪酸） | 高（稳定整合） | 增强“牛肉”味和融化特性 | 中到高；涉及病毒载体或整合 |
| 培养基补充 | 中到高（基于吸收） | 非常高（无基因改变） | E |
技术要求低；持续成本较高 |
从这个比较中可以看出，最佳结果通常来自于结合多种方法。例如，将无血清培养基与3D球体培养结合使用，已被证明分别比传统技术增加66%和34%的甘油三酯积累。[9]. 这种分层方法使研究人员能够优化遗传和环境因素，创造出脂肪成分优化的培养肉，既吸引消费者又符合健康标准。
途径工程的设备和材料
在培养肉中创造更健康的脂肪成分需要专业的工具和生物材料，这些通常不在一般供应商的供应范围内。该领域已显著增长，预计到2025年将有超过140家公司投资超过27亿英镑。[12].
该工作的关键资源包括：
- 细胞系: 例如 猪脂肪干细胞, 牛肌卫星细胞和水牛脂肪细胞 [11].
- 无血清培养基配方: 对规模化生产至关重要 [4].
- 脂肪酸: 如油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸和棕榈酸，以微调脂肪特性 [4].
- 生物反应器: 选项包括搅拌罐、气升式、填充床或灌流系统 [12].
- 3D球状体培养系统: 用于增强细胞成熟 [12].
- 分析工具: 包括RT-qPCR、流式细胞仪和高分辨率成像系统，如Agilent BioTek Cytation 5 [4].
在 Cellbase 上寻找设备和材料
对于培养肉的研究人员，通过
敏感的生物材料，如原代细胞系和生长因子，采用冷链物流处理，以在运输过程中保持活性。此外，研究人员可以在
建立路径工程工作流程
建立高效的路径工程工作流程需要仔细关注材料兼容性和过程控制。例如，支架需要耐受37°C的培养条件、灭菌和烹饪过程[12]. 实时传感器用于葡萄糖、乳酸和铵水平的监测，对于维持精确的代谢控制至关重要[12].
结论和未来方向
途径工程为在培养肉中微调脂肪配置打开了令人兴奋的可能性。通过利用无血清培养基优化和先进的3D培养系统等技术，研究人员现在可以实现传统畜牧业无法复制的营养精确度。
一些最有前途的突破来自于结合多种策略。例如，FaTTy猪细胞系展示了如何在不需要基因编辑的情况下实现改良的MUFA配置[2]. 同样，来自奥胡斯大学的Martin Krøyer Rasmussen在2025年12月展示了，将分化的牛卫星细胞暴露于精心平衡的400 µM脂肪酸混合物中，能够在保持细胞活力的同时实现最高的脂滴积累 [4].
然而，挑战依然存在，特别是在扩大生产规模时。在3D培养中，质量传输限制——如氧气和营养梯度——可能导致密集组织核心的细胞死亡[1]. 一个实用的解决方案在于两步生物加工，它使用高密度生物反应器进行细胞扩增，随后进行专门的3D分化阶段[1]. 此外，虽然用omega-3脂肪酸丰富产品显示出前景，但需要仔细校准以避免在高浓度下出现类似鱼腥味的风险[4].
转向无血清培养基是另一个关键的进步领域。除了伦理和环境优势外，无血清配方在增强细胞增殖和脂质积累方面也被证明是有效的[1]. 这些进步正在改变培养肉的生产方式。
最终，这一领域的成功取决于选择正确的细胞类型、培养系统和培养基配方组合，以实现特定的产品目标。无论目标是降低饱和脂肪水平、提高omega-3含量，还是创造逼真的大理石纹理，这里概述的路径工程策略为打造下一代营养优化的培养肉提供了坚实的基础。这些发展标志着培养肉行业更健康、更具商业可行性的未来。
常见问题
哪种路径工程方法最能减少培养肉中的饱和脂肪？
降低培养肉中饱和脂肪的一种有效方法是使用无血清培养基. 这种技术微调肌肉卫星细胞中的脂质积累，从而更好地控制脂肪酸谱。因此，它有助于减少最终产品中的饱和脂肪含量。这些进步在创造更健康的培养肉脂肪谱方面发挥了关键作用。
如何在不改变细胞DNA的情况下增加omega-3水平？
在培养肉的培养基中添加微藻衍生的omega-3脂肪酸可以增加omega-3水平。这种方法在不改变细胞DNA的情况下改善其营养成分。
更健康的脂肪成分会影响培养肉的味道、香气或口感吗？
预计更健康的脂肪成分会影响培养肉的味道、香气和质地。脂肪在塑造这些感官特性方面起着关键作用。好消息是，培养脂肪已经显示出它可以在化学成分和感官属性上紧密模仿传统脂肪。这意味着它在提供健康益处和保持人们喜爱的味道之间取得了平衡。
