引言

隨著全球?qū)沙掷m(xù)肉類替代品需求的日益增長，細胞培養(yǎng)肉作為一種創(chuàng)新的食品技術，正迅速成為全球關注的焦點。2013年，荷蘭科學家馬克·波斯特在電視直播中展示了一塊可食用的細胞培養(yǎng)肉，這一突破標志著食品科技的巨大飛躍。繼此之后，2019年中國南京農(nóng)業(yè)大學的周光宏教授團隊也成功研制出肌肉干細胞培養(yǎng)肉。到了2020年，新加坡見證了細胞培養(yǎng)肉產(chǎn)品的商業(yè)化銷售。

科學研究已經(jīng)證明，與傳統(tǒng)的肉類生產(chǎn)方式相比，細胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)過程在能源消耗、溫室氣體排放、土地使用和水資源消耗方面均有顯著降低。

細胞培養(yǎng)肉的工業(yè)化生產(chǎn)流程

細胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)是一個涉及多個生物工程步驟的復雜過程，從細胞的提取、增殖、分化到最終的組織構建。在這個過程中，營養(yǎng)液流速和流量的精確控制對于細胞的健康成長至關重要。以下是細胞培養(yǎng)肉工業(yè)化生產(chǎn)的關鍵步驟：

1、活體采樣與研磨提取：科學家們從動物體內(nèi)采集小塊肌肉組織（無需傷害動物），研磨成漿后提取肌肉干細胞或全能干細胞。

2、細胞分離與初步培養(yǎng)：運用SDS法、異硫氰酸胍法等方法提取肌肉組織中的DNA，并分離出目標細胞。這些細胞在含血清的培養(yǎng)液（培養(yǎng)基）中進行初步培養(yǎng)，以確保其能在支撐載體表面附著并增殖分化為肌肉纖維。

3、生物反應器內(nèi)細胞培養(yǎng)：將分離得到的細胞群轉(zhuǎn)移到大型生物反應器，注入富含氧氣的細胞培養(yǎng)液（培養(yǎng)基），形成肌肉前體細胞。在生物反應器內(nèi)，細胞快速增殖，對營養(yǎng)物質(zhì)的需求顯著增加。在此過程中，工作人員或自動化控制設備使用超聲波流量傳感器實時精準地監(jiān)測營養(yǎng)液的流量，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)適時調(diào)整營養(yǎng)液的注入量，以確保細胞獲得均勻的生長條件，從而維持產(chǎn)品質(zhì)量和口感一致。

4、三維支架材料中的細胞分化：使用天然水凝膠支架如透明質(zhì)酸、膠原蛋白和多肽等材料作為三維支架，為細胞提供生存空間，促進細胞黏附、增殖及分化為骨骼肌、脂肪和結締組織。

5、細胞收獲：當細胞培養(yǎng)進入穩(wěn)定增殖階段，結束生物工藝運行，通過層析過濾技術進行細胞純化或分離，去除雜質(zhì)并濃縮細胞懸浮液，從而獲得細胞培養(yǎng)肉。超聲波流量傳感器可以實時監(jiān)測過濾過程中的流量變化，以助于維持恒定的壓力和流速，從而提高過濾效率。

6、產(chǎn)品制備：細胞培養(yǎng)肉可以直接加工或者通過三維生物打印和類器官打印技術加工成終端產(chǎn)品。

細胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)周期通常需要2-8周，具體周期主要取決于所生產(chǎn)的肉類品種以及工藝生產(chǎn)條件的優(yōu)化程度。

超聲波流量傳感器在細胞培養(yǎng)肉中的應用

在細胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)中，營養(yǎng)液和培養(yǎng)基的連續(xù)供應對維持細胞生長至關重要。超聲波流量傳感器實時監(jiān)測液體流量，確保細胞始終處于最佳營養(yǎng)供給條件下。其應用優(yōu)勢如下：

確保生物培養(yǎng)的安全性與衛(wèi)生性：在細胞培養(yǎng)的過程中，維持穩(wěn)定且適宜的生長環(huán)境至關重要。迅音科技超聲波流量傳感器采用非侵入式測量技術，精確測量液體流量，不受液體中的濁度、電荷、溫度等因素干擾，有效規(guī)避了設備的機械磨損和交叉污染風險。通過簡便的外夾式安裝方式，傳感器固定于管道外側，利用超聲波時差技術，確保流量監(jiān)測的精確性和穩(wěn)定性，符合生物反應器對清潔和衛(wèi)生的嚴格要求。

精確調(diào)控培養(yǎng)液流量：在細胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)流程中，培養(yǎng)液的流量是影響細胞生長和繁殖的關鍵因素。超聲波流量傳感器可以集成到自動化控制系統(tǒng)中，與泵和其他設備聯(lián)動，實現(xiàn)對液體流動的精確控制，滿足細胞生長的精細需求。在生物發(fā)酵階段，實時監(jiān)控和調(diào)整培養(yǎng)基的組成，對于增強細胞生長速度和提升最終產(chǎn)品的品質(zhì)，發(fā)揮著關鍵作用。

提升生產(chǎn)效率與一致性：超聲波流量傳感器通過精準管理營養(yǎng)物質(zhì)與代謝產(chǎn)物的流動，確保每個培養(yǎng)單元均勻獲取營養(yǎng)，減少了生產(chǎn)過程中的變異，從而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的一致性。此外，超聲波流量傳感器與自動化設備的融合，為生產(chǎn)流程的智能化升級提供了強勁動力。

增強系統(tǒng)安全性：超聲波流量傳感器有助于驗證生物反應器系統(tǒng)中流體泵的性能，確保其正常運行，防止泵故障導致的排空或溢出現(xiàn)象。同時有效監(jiān)控液體管路狀況，及時發(fā)現(xiàn)并上報潛在問題，保障生產(chǎn)過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

減少剪切應力：由于動物細胞對剪切應力敏感，超聲波流量傳感器的外夾式設計在進行液體流量監(jiān)測時，避免了產(chǎn)生額外的剪切應力，保護細胞免受損傷，維持細胞的完整性和活性。

結論

迅音科技的超聲波流量傳感器在細胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)的應用中不僅展現(xiàn)出精確流量監(jiān)測、提升生產(chǎn)效率和一致性、增強系統(tǒng)安全性等優(yōu)勢，還通過減少剪切應力，保護了細胞的完整性和活性。隨著技術的不斷進步和創(chuàng)新，超聲波流量傳感器將進一步推動細胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)過程向更安全、更高效的方向發(fā)展。