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南农大攻克细胞培养肉技术 从实验室到规模化生产

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当细胞培养肉,从实验室里的稀罕物品,朝着规模化生产的盘中餐迈进时,究竟需要跨越多少道鸿沟呢?

2009年,在南京农业大学的一间实验室里,埋下了第一颗细胞培养肉研究的“种子”,到2025年12月,联合相关企业,全球首次实现了2000升生物反应器的细胞培养猪肉规模化试生产,南京农业大学肉品质量控制与新资源创制全国重点实验室,用十余年的系统性创新,给出了中国答案。

基础研究从“一无所始全新创生”,经由工程化能力跃升至”由一拓展至十“,进而迈向产业化的完备循环……南京农业大理的每一回实践,皆在回应同一问题,此问题为:高校怎样承担起关键核心技术攻克的主要力量?科研所构成的果实经过怎样的途径能够高效地自实验室中脱离?科技创新凭借何种方式切实为产业赋予价值?

南农大攻克细胞培养肉技术 从实验室到规模化生产(图1)

“从0到1”的原始创新

长期以来,全球细胞培养肉产业面临三大“卡点”,其一,怎样获取高纯度且能够稳定传代的种子细胞?其二,如何摆脱对动物源成分(血清)的依赖,达成低成本的无血清培养?其三,如何从小试、中试平稳跨越到百升级乃至千升级的规模化生产?

南京农业大学的故事,正是从攻克这三个核心瓶颈展开的。

二零一九年,实验室团队使用第六代猪肌肉干细胞,历经二十天培养出重达五克的国内首块细胞培养肉,外界所见是“零的突破”。然而在科研人员看来,这背后是南农于肉品科学领域数十年积累的集中展现:其一,是高纯度肌肉干细胞的分离提纯技术,突破了“难以获取高纯度单一细胞群”的困境;其二,是干细胞体外培养干性维持办法,初步化解了传代进程中细胞增殖和分化能力衰减的难题。

南农大攻克细胞培养肉技术 从实验室到规模化生产(图2)

南农大攻克细胞培养肉技术 从实验室到规模化生产(图3)

这“第一块肉”所具备的意义,存在于证实了技术的可行状况,给中国细胞培养肉的研究确定了起始点,并且这一起始点,稳固地扎根在南京农业大学的实验室里。

从“实验室逻辑”到“工程化逻辑”

切实的考验,对于怎样把实验室之中的“小皿”予以培养,进行放大,使之成为处于生物反应器里的“大罐”生产。

原创性技术需从“0”去到“1”,要从实验达成转化,并非停留在论文阶段。往后还要将“1”拉长、往前推进。2020年,实验室核心成员孵化创建,开启了从科研探寻朝着产业化迈进的“接力跑”。这是南京农业大学促使科技成果转化的关键一步——让科学家携着技术“走出去”,让实验室的成果在产业一线“活起来”。

这次,南农并非仅仅满足于单项技术所取得的突破,而是开启了“系统性创新”的全方位攻关,是这样的情况。

南农大攻克细胞培养肉技术 从实验室到规模化生产(图4)

于种子细胞层面,团队成功驯化出能适应无载体悬浮培养的工业级细胞株,这表明细胞无需再贴壁生长,可在生物反应器里自由悬浮,还能快速增殖,为大罐生产清除了首要障碍。

在基层培养方面,团队构建了研发平台,其基于高通量筛选与人工智能相结合,成功研发出低成本无血清食品级培养基,它不仅解决了“卡脖子”难题,还把自主驯化的种子细胞倍增时间缩短了40%,使得细胞密度提高了5倍,为降低成本、提高效率奠定了关键基础。

于生产工艺方面,该团队在细胞培养猪肉领域,首次构建了自125毫升起,直至500升的逐级放大生产工艺。在2023年时,实验室携手周子未来,达成了世界首次细胞培养猪肉于500升生物反应器内的中试放大生产,此成果意味着我国细胞培养肉技术整体迈入国际先进水平范畴,并且其中多项技术被评定为“国际领先”。

学校在科研评价、成果转化、产学研合作等方面给予系统性支撑,这才使得这一系列突破得以实现。学校倡导“顶天立地”的科研,既要达成高水平突破,又要解决实际问题。

全球首次2000升试生产与全链条闭环

2025年12月,实验室再次刷新了纪录,联合周子未来新建了国内规模最大的细胞培养肉中试工厂,成功实现了全球首次细胞培养猪肉2000升生物反应器规模化试生产。

该工厂对种子细胞进行创制与培养,研制低成本无血清培养基,拥有2000升生物反应器规模化生产工艺,还有贯穿全程的食品安全保障体系,形成了覆盖核心工艺、规模生产与质量管控的完整技术闭环。这座中试工厂,年产10至50吨,不仅产能得到跃升,更是一个“工程范本”,为未来万吨级产线设计提供了关键的数据支撑。

南农大攻克细胞培养肉技术 从实验室到规模化生产(图5)

就如同周子未来的首席执行官丁世杰讲的那样,我们达成了从“1到10”的跨越,整个进程完整地验证了中试工厂的运行情况,种子细胞以及培养基的性能,还有放大生产的工艺全套流程已然打通,在技术方面基本上不存在什么难题了。当下,公司已经整合了细胞培养猪肉的生产工艺以及安全性评估成果,正在新加坡推进新食品原料申报工作,国内相关的安全性评价工作也同时在开展。

值得一提的是,丁世杰是南京农业大学的毕业生,他曾是肉品质量控制与新资源创制全国重点实验室主任周光宏教授的学生,而后成为细胞培养肉产业化平台的掌舵人,这个链条清晰展示了南京农业大学在人才培养上的闭环,即不仅培养科研人才,还培养能推动技术落地的产业领军人才。

技术取得突破的终点之处,一直都是朝着产品实现落地的方向,这已然变成全球细胞培养肉那个产业的清晰明确趋势。丁世杰进行介绍时讲道:“细胞培养肉是当前所有的人造肉技术当中,唯一的一个能够产出哺乳动物蛋白、并且与真正肉的蛋白质以及脂肪风味相近似的产品。”。

偏偏就是由于这样的缘故,实验室并非仅仅停留在制造“肉糜”这件事情上,反而是以积极主动的态势去探寻细胞培养肉的多种多样的产品形态。

除大众化食品外,团队与地方联合开发创意菜,将细胞培养肉和创意元素相融合,打造高端产品。3D打印的五花肉,融合菌菇蛋白的 “蜂巢肉”,用分子料理手法呈现的 “肉清汤啫喱配肉脆片”,展示了细胞培养肉在形态、风味与质构上的极高度可塑性,这些创新产品为它开拓了从大众餐饮至高端料理的多元化落地路径,还让消费者瞧见了细胞培养肉的更多可能性。

南农大攻克细胞培养肉技术 从实验室到规模化生产(图6)

为全球未来食品提供中国方案

跟着全球有5个国家、11个企业的细胞培养肉产品得到批准上市,这一产业正迎来商业化落地的集中爆发阶段。实验室以及其产业化平台在这一过程中的系统性突破,使得中国在细胞培养肉,特别是细胞培养猪肉方面,已经处于全球第一梯队。

2009年时还是一颗“种子”,到了2019年成为第一块肉,再到2025年实现2000升规模化试生产,这条历经16年历程的创新之路,具有南京农业大学在“关键核心技术攻关”方面的坚守特质,是“成果高效转化应用”的鲜活实例,同样也是高校倾力服务国家战略、积极推动新质生产力发展的真切反映。

光明网记者宋雅娟,还有通讯员刘昊晰、王璐、许天颖报道,在这场从“实验室”迈向“餐桌”的全球食品科技竞赛里,南京农业大学凭借扎实的科研能力,以及完备的人才培育体系,再加上坚定的产业化信念,为日后食品的可持续向前发展,提供着稳固的“中国方案”。

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