近日，Trends in Biotechnology杂志在线发表了江南大学未来食品科学中心陈坚院士团队的研究成果“Engineering high-quality cultured beef through curcumin-driven metabolic reprogramming in a high-protein scaffold”（Wang et al., Trends Biotechnol. 2026, doi.org/10.1016/j.tibtech.2026.05.001）。博士研究生汪丹丹为论文第一作者，关欣副研究员为通讯作者，论文作者还包括陈坚教授、堵国成教授、周景文教授等。
随着全球对可持续蛋白质需求的激增，细胞培养肉被寄予厚望。然而，目前多数培养肉产品缺乏真实的肌肉纤维结构，在口感与营养方面与传统肉类存在一定差距，其关键瓶颈在于扩增后的肌肉干细胞体外成肌分化效率低下，难以高效、有序地生成成熟肌纤维。团队以成肌分化过程中代谢重编程与线粒体行为调控为研究切入点，通过食品级化合物姜黄素驱动线粒体自噬与生物合成，并基于酵母蛋白和明胶构筑三维支架，成功制备出肌纤维丰富且排列有序、营养与感官品质均接近传统牛肉的高品质培养牛肉。
成肌分化过程中，细胞代谢方式发生从糖酵解（成肌细胞）到氧化磷酸化（肌纤维）的重要转换，但该过程的调控机制尚不明确。研究首次发现，分化第1天是细胞命运决定的关键时间窗口，而线粒体的清除与重构正是驱动这一代谢转换的核心“开关”。在分化第1天用姜黄素处理成肌细胞6小时，可促进线粒体自噬以清除功能异常的线粒体，随后促进新生线粒体生成，从而形成适配肌纤维的更高效的能量网络，最终使肌纤维形成率提升2~3倍，肌球蛋白和肌红蛋白表达上调，成熟度更高。
随后，研究基于酵母蛋白、明胶和mTG酶开发了“可食用、低成本、高蛋白”的3D支架。其中，酵母蛋白:明胶 = 1:2时支架具有适宜的孔隙与微沟槽结构，能够引导肌纤维定向排列，结合姜黄素调控，培养出的肌纤维直径约70 μm且排列整齐，与传统牛肉中的肌纤维极为相似。最后，对所制备的培养牛肉进行了全面评测，结果显示其在总蛋白含量、必需氨基酸组成、质构特性（硬度、弹性、咀嚼性）及风味图谱等方面均与传统牛肉无显著差异，整体品质可媲美传统牛里脊肉。综上所述，本研究以食品级、低成本原料实现了代谢重编程（生化信号）与三维支架（物理信号）对成肌分化的协同调控，为高品质培养肉的规模化生产提供了可行路径。
上述研究工作得到了农业科技重大项目、国家重点研发计划(2024YFA0918300)、中国教育部基础与交叉学科突破计划（JYB2025XDXM503），以及浙江大学上海高等研究院繁星科学基金（SN-ZJU-SIAS-0013）。
图1 早代数C2C12细胞（Group D）在成肌分化过程中发生代谢重编程，但晚代数C2C12细胞（Group FD）中则代谢重编程失败
图2 姜黄素促进线粒体重构和细胞代谢重编程，从而改善线粒体功能
图3 姜黄素促进肌纤维的高效生成和成熟
图4 酵母蛋白-明胶支架的制备与表征
图5 牛成肌细胞在酵母-明胶支架上实现高效增殖与分化
图6 细胞培养牛肉与传统牛肉的营养成分及风味分析
（编辑：潘梦妍）
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