KR102466561B1 - Scaffold including bio-cellulose powders for manufacturing cultured meat and a preparation method thereof - Google Patents

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박길준
김희정
이민수
배준혁
이유빈
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Abstract

The present invention relates to a scaffold for manufacturing cultured meat including bio-cellulose powder, and a preparation method thereof. The present invention provides hydrogel scaffolds with new characteristics which are prepared by pulverizing microbial-derived bio-cellulose, and mixing the same with alginate, agar or carrageenan, which are raw materials conventionally used in producing hydrogel. The prepared hydrogel scaffolds can be usefully used as a scaffold for manufacturing cultured meat (cultured meat scaffold) by excellent cell adhesion and physical properties.

Description

바이오 셀룰로오스 분말을 포함하는 배양육 제조용 스캐폴드 및 이의 제조 방법{Scaffold including bio-cellulose powders for manufacturing cultured meat and a preparation method thereof}Scaffold including bio-cellulose powders for manufacturing cultured meat and a preparation method thereof}

본 발명은 바이오 셀룰로오스 분말을 포함하는 배양육 제조용 스캐폴드 (배양육 스캐폴드) 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scaffold for producing cultured meat (cultured meat scaffold) containing bio-cellulose powder and a method for preparing the same.

오랫동안 과학자들은 페트리 디쉬 (petri dish)를 이용한 2차원 세포 배양 방법을 이용하여 다양한 연구를 수행해왔다. 하지만, 2차원 세포 배양의 방법으로 세포를 배양할 경우 세포의 형태를 변화시키거나, 세포 분열은 진행되지만 유전자 발현이 달라질 수 있는 등 실제 조직과는 다른 환경이 조성되는 문제가 있다.For a long time, scientists have conducted various studies using a two-dimensional cell culture method using a Petri dish. However, there is a problem in that, when cells are cultured by a two-dimensional cell culture method, an environment different from an actual tissue is created, such as changing cell morphology or cell division progressing but gene expression may be different.

3차원 세포 배양법으로 실제 조직과 유사하게 세포를 배양하기 위한 방법들이 연구되고 있으며, 특히 세포 외 기질 (ECM; Extra Cellular Matrix)의 특성과 유사한 구조를 갖는 세포 부착 스캐폴드에 대한 중요성이 대두되고 있다.Methods for culturing cells similar to real tissues by 3D cell culture methods are being studied, and in particular, the importance of cell attachment scaffolds having a structure similar to the characteristics of extra cellular matrix (ECM) is emerging. .

3차원 세포 배양 스캐폴드로써 다량의 수분을 함유하여 액체와 고체의 중간 성질을 갖는 하이드로겔이 사용되고 있으며, 하이드로겔은 고분자 사슬이 3차원 구조를 이루고 많은 양의 물을 흡수하여 팽윤하지만 가교 (Crosslink) 구조에 따라 물에는 용해되지 않는 성질을 가지고 있다. 하이드로겔의 재료 (천연 고분자 겔화제)로써 알지네이트 (Alginate), 아가 (Agar), 카라기난 (carrageenan), 젤라틴 (gelatin) 등이 있으며, 이것들의 성분과 가교 및 제조 방법에 따라 서로 다른 다양한 형태와 성질을 갖는 하이드로겔 스캐폴드가 만들어진다.As a three-dimensional cell culture scaffold, a hydrogel containing a large amount of water and having intermediate properties between liquid and solid is used. ) Depending on the structure, it has the property of being insoluble in water. Alginate, agar, carrageenan, and gelatin are the materials of hydrogel (natural polymeric gelling agent), and they have various forms and properties that differ depending on their ingredients, crosslinking, and manufacturing methods. A hydrogel scaffold is made with

하이드로겔의 재료로써 사용되는 알지네이트는 해조류에서 추출된 천연 고분자로 상당히 오랫동안 사용되고 있다. Ca2+ 등의 다가 금속을 첨가하고 알지네이트를 가교하여 하이드로겔을 제작할 경우 실제 생물체의 조직을 모사할 수 있어 새로운 배양 기술로 각광받고 있다.Alginate, which is used as a material for hydrogels, is a natural polymer extracted from seaweed and has been used for quite a long time. When a hydrogel is prepared by adding a multivalent metal such as Ca 2+ and crosslinking alginate, it is attracting attention as a new culture technology because it can mimic the tissue of an actual organism.

또 다른 재료로써 카라기난은 홍조류에서 추출한 황산 다당류 계열의 천연 고분자이다. 무미, 무취이며, 보수력이 우수하여 시간이 지나도 점도가 변화하지 않는다. 겔화제, 증점제, 음료용 안정제, 유화 안정제, 대체 유지 (Fat replacer), 육류제품의 결착제 등 식품 산업에서 다양하게 활용되고 있다.As another ingredient, carrageenan is a natural polymer of the sulfated polysaccharide family extracted from red algae. It is tasteless and odorless, and has excellent water retention, so the viscosity does not change over time. It is widely used in the food industry, such as a gelling agent, thickener, stabilizer for beverages, emulsion stabilizer, fat replacer, and binder for meat products.

아가 (한천)는 해조류인 우뭇가사리에서 추출된 것으로 70%의 아가로스와 30%의 아가로펙틴으로 구성되어 있다. 저열량, 고 식이섬유 식품 소재로 지방 및 단백질 대체재로서 높은 가능성을 인정받고 있다.Agar (agar) is extracted from agar-agar, a seaweed, and is composed of 70% agarose and 30% agaropectin. As a low-calorie, high-fiber food material, it is recognized for its high potential as a substitute for fat and protein.

하이드로겔의 원료 (천연 고분자 겔화제)로 각광받는 알지네이트, 카라기난 및 아가 (한천) 모두, 물질을 용해하고 조형하는 과정이 간단해 2차원 또는 3차원 구조체를 만들기 용이하지만, 단일 재료만을 이용해 제작한 스캐폴드는 세포 배양용 스캐폴드로 사용하기에 세포 부착력이 매우 낮아 효과적인 세포 성장이 어렵다.Alginate, carrageenan, and agar (agar), which are in the spotlight as raw materials for hydrogel (natural polymeric gelling agent), are simple to dissolve and shape, making it easy to create 2D or 3D structures. Since scaffolds are used as scaffolds for cell culture, cell adhesion is very low, making effective cell growth difficult.

한편, 식물 및 해조류 유래 셀룰로오스 스캐폴드는 조직 자체를 이용하기 때문에 스캐폴드 내부 구조를 조절하기 어려우며, 성분 및 함량의 조절이 사실상 불가능하다. 또한, 탈세포화 공정이 매우 복잡하여 배양육 제조용 스캐폴드로 사용하기에 한계가 있다.On the other hand, since plant and seaweed-derived cellulose scaffolds use tissue itself, it is difficult to control the internal structure of the scaffold, and it is virtually impossible to control the components and contents. In addition, the decellularization process is very complicated, so there is a limit to its use as a scaffold for producing cultured meat.

바이오 셀룰로오스 (Bio-Cellulose)는 리조비움 속 (Rhizobium sp.), 아그로박터 속 (Agrobacter sp.), 글루콘아세토박터 속 (Gluconacetobacter sp.) 및 아세토박터 속 (Acetobacter sp.)의 미생물들의 배양을 통해 만들어지며, 그 중에서 아세토박터 속 균주가 생산 효율이 가장 높은 것으로 알려져 있다.Bio-Cellulose is a culture of microorganisms belonging to the genus Rhizobium sp., Agrobacter sp., Gluconacetobacter sp., and Acetobacter sp. Among them, strains of the genus Acetobacter are known to have the highest production efficiency.

미생물 배양을 통해 생산된 바이오 셀룰로오스는 의약품과 화장품에 많이 사용되고 있으며, 최근에는 친환경 포장재 등 그 사용 분야가 점점 더 넓어지고 있다. Bio-cellulose produced through microbial culture is widely used in pharmaceuticals and cosmetics, and recently, its use fields, such as eco-friendly packaging materials, are gradually expanding.

본 발명자들은 바이오 셀룰로오스가 인체에 무해하고 섭취가 가능하며 세포 부착력이 매우 뛰어나 실제 조직을 구현하기에도 매우 적합함을 확인하였다. 그러나, 배양육 제조용 스캐폴드로 사용하기에 바이오 셀룰로오스 자체의 물성을 제어하기 어렵고, 부피가 큰 바이오 셀룰로오스를 생산하는데 많은 시간이 소요되는 문제를 해결하기 위하여 노력한 결과, 미생물 유래 바이오 셀룰로오스를 분말화하여 하이드로겔 원료에 첨가함으로써 배양육 제조용 스캐폴드를 생산할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.The present inventors confirmed that bio-cellulose is harmless to the human body, can be ingested, and has excellent cell adhesion, so it is very suitable for realizing tissue. However, as a result of efforts to solve the problem that it is difficult to control the physical properties of bio-cellulose itself for use as a scaffold for producing cultured meat and that it takes a lot of time to produce bulky bio-cellulose, microbial-derived bio-cellulose is powdered and The present invention was completed by confirming that a scaffold for producing cultured meat could be produced by adding it to a hydrogel raw material.

본 발명의 목적은 미생물 유래 바이오 셀룰로오스 분말, 천연 고분자 겔화제 및 겔화 촉진제를 포함하는 배양육 스캐폴드 제조용 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a composition for preparing a cultured meat scaffold comprising a microorganism-derived bio-cellulose powder, a natural polymer gelling agent, and a gelation accelerator.

본 발명의 다른 목적은 상기 조성물로부터 제조된 배양육 스캐폴드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cultured meat scaffold prepared from the above composition.

본 발명의 또 다른 목적은 다음의 단계를 포함하는 배양육 스캐폴드의 제조 방법: (a) 펩톤을 포함하는 배지에서 미생물을 정치 배양하여 바이오 셀룰로오스를 수득하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 수득한 바이오 셀룰로오스를 증류수로 세척하고 건조하는 단계; (c) 상기 건조된 바이오 셀룰로오스를 동결시킨 후, 10,000 내지 15,000 rpm으로 분쇄하여 미생물 유래 바이오 셀룰로오스 분말을 수득하는 단계; (d) 상기 미생물 유래 바이오 셀룰로오스 분말을 천연 고분자 겔화제와 혼합하는 단계; 및 (e) 상기 (d)의 결과물을 동결건조한 후 겔화 촉진제를 첨가하는 단계를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is a method for producing a cultured meat scaffold comprising the following steps: (a) obtaining bio-cellulose by stationary culturing microorganisms in a medium containing peptone; (b) washing the bio-cellulose obtained in step (a) with distilled water and drying; (c) freezing the dried bio-cellulose and then pulverizing it at 10,000 to 15,000 rpm to obtain microorganism-derived bio-cellulose powder; (d) mixing the microorganism-derived bio-cellulose powder with a natural polymeric gelling agent; and (e) adding a gelation accelerator after lyophilizing the product of (d).

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 배양육 스캐폴드에 비-인간 동물 유래 세포를 배양하여 제조되는 배양육을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide cultured meat prepared by culturing non-human animal-derived cells on the cultured meat scaffold prepared by the above method.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only these embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and are common in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person skilled in the art of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the recited elements. Like reference numerals throughout the specification refer to like elements, and “and/or” includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first element mentioned below may also be the second element within the technical spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.

본 발명은 미생물 유래 바이오 셀룰로오스 분말, 천연 고분자 겔화제 및 겔화 촉진제를 포함하는 배양육 스캐폴드 제조용 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition for preparing a cultured meat scaffold comprising a microorganism-derived bio-cellulose powder, a natural polymer gelling agent, and a gelation accelerator.

본 발명의 미생물은 리조비움 속 (Rhizobium sp.), 아그로박터 속 (Agrobacter sp.), 글루콘아세토박터 속 (Gluconacetobacter sp.) 및 아세토박터 속 (Acetobacter sp.) 미생물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는 생산 수율이 좋은 아세토박터 속 (Acetobacter sp.) 또는 글루콘아세토박터 속 (Gluconacetobacter sp.)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The microorganism of the present invention is 1 selected from the group consisting of Rhizobium sp., Agrobacter sp., Gluconacetobacter sp., and Acetobacter sp. There may be more than one species. Preferably, it may be Acetobacter sp. or Gluconacetobacter sp., which has good production yield, but is not limited thereto.

본 발명의 배양육은 클린육 (clean meat) 또는 세포 기반 육 (cell-based meat) 또는 재배육 (cultivated meat)이라고도 하며, 인간 또는 비-인간 동물이 먹기에 적합하거나 식용가능한 것을 의미한다.The cultured meat of the present invention is also referred to as clean meat or cell-based meat or cultivated meat, and means suitable for human or non-human animals to eat or edible.

본 발명의 스캐폴드는 미생물 유래 바이오 셀룰로오스 분말, 천연 고분자 겔화제 및 겔화 촉진제를 기반으로 한 스캐폴드 조성물로 제조된, 고기의 구조와 유사하며 세포 부착능을 가지는 배양육 제조용 스캐폴드이다.The scaffold of the present invention is a scaffold for producing cultured meat that has a structure similar to that of meat and has cell adhesion, made of a scaffold composition based on microbial-derived bio-cellulose powder, a natural polymeric gelling agent, and a gelation accelerator.

본 발명의 바이오 셀룰로오스는 동물성 펩톤, 박테리아 펩톤 또는 식물성 펩톤을 포함하는 배지에서 생성될 수 있으며, 바람직하게는 식물성 펩톤일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The bio-cellulose of the present invention may be produced in a medium containing animal peptone, bacterial peptone or vegetable peptone, preferably vegetable peptone, but is not limited thereto.

상기 동물성 펩톤은 미트 (meat) 또는 카제인 (casein)일 수 있다.The animal peptone may be meat or casein.

상기 박테리아 펩톤은 박토 펩톤 (Bacto peptone)일 수 있다.The bacterial peptone may be bacto peptone.

상기 식물성 펩톤은 대두 펩톤 (soy peptone), 밀 펩톤 (wheat peptone), 잠두 펩톤(broadbean peptone), 감자 펩톤 (potato peptone), 완두콩 펩톤 (pea peptone), 파파익 대두 펩톤 (papaic soy peptone) 및 루핀 펩톤 (lupin peptone)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 대두 펩톤일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The vegetable peptone is soy peptone, wheat peptone, broadbean peptone, potato peptone, pea peptone, papaic soy peptone and lupine It may be at least one selected from the group consisting of lupin peptone, preferably soybean peptone, but is not limited thereto.

본 발명의 미생물 유래 바이오 셀룰로오스를 생산하는 균주들은 생장하는 동안 글루코오스 (glucose), 수크로오스 (sucrose), 당 밀 (molasses), 프룩토오스 (fructose), 만니톨 (mannitol) 및 글리세롤 (glycerol) 등을 탄소원으로 사용할 수 있고, 감즙 및 감식초, 사과즙, 포도즙, 맥주폐액 및 코코넛 부산물 등을 보조 탄소원으로 사용하며, 카제인(casein), 펩톤(peptone), 효모 추출물(yeast extract) 등을 질소원으로 사용하지만, 균주에 따라 최적의 탄소원과 보조 탄소원, 질소원이 각각 다르다.The strains producing the microorganism-derived bio-cellulose of the present invention use glucose, sucrose, molasses, fructose, mannitol, and glycerol as carbon sources during growth. Persimmon juice and persimmon vinegar, apple juice, grape juice, beer waste liquid and coconut by-products are used as auxiliary carbon sources, and casein, peptone, yeast extract, etc. are used as nitrogen sources, but strains The optimal carbon source, supplementary carbon source, and nitrogen source are different depending on the

다양한 종류의 탄소원과 보조 탄소원 그리고 질소원 중 최적의 것을 선택하여 적정 농도의 배양 조건을 확립하는 것은 비용적 측면에서 중요할 뿐만 아니라 영양분의 부족으로 인한 수율 저하 억제, 과도한 탄소원의 소비로 촉발되는 부산물의 축적 저해 등을 통해 수율 향상 효과를 낼 수 있기 때문에 중요하다.Establishing culture conditions with appropriate concentrations by selecting the optimum among various types of carbon sources, supplementary carbon sources, and nitrogen sources is not only important in terms of cost, but also prevents yield reduction due to lack of nutrients and prevents by-products caused by excessive consumption of carbon sources. This is important because it can produce yield improvement effects through accumulation inhibition.

본 발명에서는 박테리아 셀룰로오스의 생성능이 확인된 글루콘아세토박터 자일리누스 아종 자일리누스 (Gluconacetobacter Xylinus subsp. Xylinus) 균주 (기탁번호: KCCM 41431) 균주를 이용하여 미생물 유래 바이오 셀룰로오스를 생성할 때, 배양육 제조용 스캐폴드로서의 물리적 특성을 갖도록 글루코오스의 탄소원에 대한 배양 조건을 연구하여 본 발명의 배양육 스캐폴드 제조용 조성물을 설계하였다.In the present invention, when producing microbial-derived bio-cellulose using the Gluconacetobacter Xylinus subsp. Xylinus strain (accession number: KCCM 41431) strain, which has been confirmed to produce bacterial cellulose, for producing cultured meat The composition for preparing a cultured meat scaffold of the present invention was designed by studying culture conditions for a carbon source of glucose to have physical properties as a scaffold.

본 발명의 천연 고분자 겔화제 (하이드로겔 원료)는 알지네이트 (Alginate), 아가 (Agar) 및 카라기난 (carrageenan)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The natural polymer gelling agent (hydrogel raw material) of the present invention may include any one selected from the group consisting of alginate, agar, and carrageenan, but is not limited thereto.

본 발명의 알지네이트는 미역, 다시마 등의 갈조류에서 추출되는 끈끈한 점액질 성분으로, 물에는 용해되지 않고 팽윤하며 콜로이드 즉, 미립자가 기체나 액체 속에 응집 또는 분사되어 있는 상태의 복합 다당류이다. 점증제, 유화안정제, 겔화제 등의 여러가지 용도로 사용되며, 식품, 산업, 의료 등 다양한 분야에 응용될 수 있다. 자연 상태에서는 나트륨, 칼슘, 칼륨 등과 결합하여 존재하며 화장품에 포함 시 흡착성이 우수하여 독소 제거에 효과적이며 보습력이 우수한 특성이 있다. Ca2+ 등의 다가 금속을 첨가하고 알지네이트를 가교하여 하이드로겔을 제작할 경우 실제 생물체의 조직을 모사할 수 있다.The alginate of the present invention is a sticky mucilage component extracted from brown algae such as seaweed and kelp. It is insoluble in water, swells, and is a colloid, that is, a complex polysaccharide in which fine particles are aggregated or sprayed into a gas or liquid. It is used for various purposes such as a thickener, emulsion stabilizer, and gelling agent, and can be applied to various fields such as food, industry, and medicine. In a natural state, it exists in combination with sodium, calcium, potassium, etc., and when included in cosmetics, it has excellent adsorption properties, is effective in removing toxins, and has excellent moisturizing properties. When a hydrogel is prepared by adding a multivalent metal such as Ca 2+ and crosslinking alginate, the tissue of an actual organism can be simulated.

본 발명의 아가 (한천)는 해조류인 우뭇가사리에서 추출된 것으로 우뭇가사리의 점장을 동결 건조한 물질로 갈락토오스가 주성분이고 젤라틴과 유사한 물리적인 성질을 가진 투명한 물질이다. 물에 녹여서 식용으로 사용하기도 하고, 공업용 재료로 사용하기도 한다. 물에 잘 용해되고, 투명하며 말랑말랑한 물질이다. 미생물이나 식물조직, 동물세포를 고정해서 배양하는 고형배지의 조제용으로 사용하기도 한다. 저열량, 고 식이섬유 소재로 지방 및 단백질 대체재로서 가능성이 높다.The agar (agar) of the present invention is a material extracted from agar-agar, which is a seaweed, and is freeze-dried material of agar-agar. It is dissolved in water and used for food or as an industrial material. It is a water-soluble, transparent, and soft substance. It is also used for the preparation of solid media in which microorganisms, plant tissues, and animal cells are fixed and cultured. As a low-calorie, high-fiber material, it has high potential as a substitute for fat and protein.

본 발명의 카라기난은 홍조류에서 추출한 물질로 주성분은 갈락토오스이고, 식품에서 겔화제, 증점제로 많이 사용되며, 의약품이나 화장품의 안정화제, 분산제로서 널리 사용되고 있다. 70 내지 80 ℃ 이상의 물에서 완전히 용해되는 특성을 가진다. 상기 카라기난은 무미 무취의 연한 아이보리색 분말로, 카라기난이 용해된 수용액은 상온에서 점성이 있는 용액이 되거나 겔 (gel)을 형성한다. 보수력이 우수하여 시간이 지나도 점도가 변화하지 않는다.The carrageenan of the present invention is a substance extracted from red algae, and its main component is galactose. It has the property of completely dissolving in water of 70 to 80 ℃ or more. The carrageenan is a tasteless, odorless, light ivory-colored powder, and an aqueous solution in which carrageenan is dissolved becomes a viscous solution at room temperature or forms a gel. It has excellent water holding capacity and does not change its viscosity over time.

본 발명의 겔화 촉진제는 1족 또는 2족 금속염일 수 있다. 상기 겔화 촉진제는 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘 및 젖산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속염일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The gelation accelerator of the present invention may be a Group 1 or Group 2 metal salt. The gelation accelerator may be one or more metal salts selected from the group consisting of potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride and calcium lactate, but is not limited thereto.

본 발명의 미생물 유래 바이오 셀룰로오스 분말은 상기 미생물 유래 바이오 셀룰로오스를 동결시킨 후, 10,000 내지 15,000 rpm으로 분쇄한 후 구경 0.5 내지 2 mm의 체반으로 분리된 것일 수 있다.The microorganism-derived bio-cellulose powder of the present invention may be obtained by freezing the microorganism-derived bio-cellulose, pulverizing at 10,000 to 15,000 rpm, and then separating the powder with a sieve having a diameter of 0.5 to 2 mm.

본 발명의 배양육 스캐폴드 제조용 조성물은 배양육 제조용 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 미생물 유래 바이오 셀룰로오스 분말은 1 내지 20 중량부, 바람직하게는 1 내지 10 중량부를 포함할 수 있고, 상기 천연 고분자 겔화제는 1 내지 5 중량부, 바람직하게는 1 내지 2 중량부를 포함할 수 있고, 상기 겔화 촉진제는 1 내지 5 중량부, 바람직하게는 1 내지 2 중량부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The composition for preparing a cultured meat scaffold of the present invention may include 1 to 20 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight of the microorganism-derived bio-cellulose powder, based on 100 parts by weight of the composition for preparing cultured meat, and the natural polymer gel The agent may include 1 to 5 parts by weight, preferably 1 to 2 parts by weight, and the gelation accelerator may include 1 to 5 parts by weight, preferably 1 to 2 parts by weight, but is not limited thereto.

본 발명의 미생물 유래 바이오 셀룰로오스 분말은 배양육 제조용 조성물 100 중량부에 대하여, 1 중량부 미만인 경우 하이드로겔 자체의 강도가 매우 약하고 배양 가능한 세포의 양에 제한이 있다. 또한, 20 중량부 초과인 경우 셀룰로오스 분말이 하이드로겔 원료의 가교를 방해하여 하이드로겔의 형태를 유지하기 매우 어렵다. When the amount of the microorganism-derived bio-cellulose powder of the present invention is less than 1 part by weight based on 100 parts by weight of the composition for preparing cultured meat, the strength of the hydrogel itself is very weak and the amount of culturable cells is limited. In addition, if it exceeds 20 parts by weight, it is very difficult to maintain the shape of the hydrogel because the cellulose powder interferes with crosslinking of the hydrogel raw material.

상기 천연 고분자 겔화제는 배양육 제조용 조성물 100 중량부에 대하여, 1 중량부 미만인 경우 가교에 필요한 성분이 부족하여 하이드로겔의 형태의 유지가 어려우며, 5 중량부 초과인 경우 매우 단단한 하이드로겔이 형성되고 하이드로겔 기공 (pore)의 크기가 감소하여 수분 흡수량이 적어져, 세포 배양에 어려움을 갖는다.The natural polymer gelling agent is less than 1 part by weight based on 100 parts by weight of the composition for preparing cultured meat, it is difficult to maintain the form of a hydrogel due to lack of components necessary for crosslinking, and when it is more than 5 parts by weight, a very hard hydrogel is formed As the size of the pores of the hydrogel decreases, the amount of water absorption decreases, making cell culture difficult.

또한, 본 발명은 상기 배양육 스캐폴드 제조용 조성물로부터 제조된 배양육 스캐폴드를 제공한다.In addition, the present invention provides a cultured meat scaffold prepared from the composition for preparing a cultured meat scaffold.

상기 배양육 스캐폴드는 미생물 유래 바이오 셀룰로오스 분말 및 천연 고분자 겔화제를 포함할 수 있다.The cultured meat scaffold may include microbial-derived bio-cellulose powder and a natural polymeric gelling agent.

본 발명의 배양육 스캐폴드는 상기 조성물 내 바이오 셀룰로오스 분말의 농도가 증가함에 따라 상기 배양육 스캐폴드의 경도, 검성 및 씹힘성이 증가할 수 있다.The cultured meat scaffold of the present invention can increase hardness, gumminess and chewiness of the cultured meat scaffold as the concentration of the bio-cellulose powder in the composition increases.

또한, 상기 조성물 내 바이오 셀룰로오스 분말의 농도가 증가함에 따라 상기 배양육 스캐폴드의 탄력성, 응집성 및 탄성은 감소할 수 있다.In addition, elasticity, cohesion, and elasticity of the cultured meat scaffold may decrease as the concentration of the bio-cellulose powder in the composition increases.

또한, 본 발명은 배양육 스캐폴드의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a cultured meat scaffold.

상기 배양육 스캐폴드의 제조방법은 하기 단계를 포함할 수 있다:The method for preparing the cultured meat scaffold may include the following steps:

(a) 펩톤을 포함하는 배지에서 미생물을 정치 배양하여 바이오 셀룰로오스를 수득하는 단계;(a) obtaining bio-cellulose by statically culturing microorganisms in a medium containing peptone;

(b) 상기 단계 (a)에서 수득한 바이오 셀룰로오스를 증류수로 세척하고 건조하는 단계;(b) washing the bio-cellulose obtained in step (a) with distilled water and drying;

(c) 상기 건조된 바이오 셀룰로오스를 동결시킨 후, 10,000 내지 15,000 rpm으로 분쇄하여 미생물 유래 바이오 셀룰로오스 분말을 수득하는 단계;(c) freezing the dried bio-cellulose and then pulverizing it at 10,000 to 15,000 rpm to obtain microorganism-derived bio-cellulose powder;

(d) 상기 미생물 유래 바이오 셀룰로오스 분말을 천연 고분자 겔화제와 혼합하는 단계; 및(d) mixing the microorganism-derived bio-cellulose powder with a natural polymeric gelling agent; and

(e) 상기 (d)의 결과물을 동결건조한 후 겔화 촉진제를 첨가하는 단계.(e) freeze-drying the product of (d) and then adding a gelation accelerator.

상기 펩톤은 대두 펩톤 (soy peptone), 밀 펩톤 (wheat peptone), 잠두 펩톤(broadbean peptone), 감자 펩톤 (potato peptone), 완두콩 펩톤 (pea peptone), 파파익 대두 펩톤 (papaic soy peptone) 및 루핀 펩톤 (lupin peptone)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The peptone is soy peptone, wheat peptone, broadbean peptone, potato peptone, pea peptone, papaic soy peptone and lupine peptone (lupin peptone) may be one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

상기 미생물은 리조비움 속 (Rhizobium sp.), 아그로박터 속 (Agrobacter sp.), 글루콘아세토박터 속 (Gluconacetobacter sp.) 및 아세토박터 속 (Acetobacter sp.) 미생물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 아세토박터 속 (Acetobacter sp.) 또는 글루콘아세토박터 속 (Gluconacetobacter sp.)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The microorganism is one or more species selected from the group consisting of Rhizobium sp., Agrobacter sp., Gluconacetobacter sp., and Acetobacter sp. It may be, preferably Acetobacter sp. or Gluconacetobacter sp., but it may be, but is not limited thereto.

상기 천연 고분자 겔화제는 알지네이트 (Alginate), 아가 (Agar) 및 카라기난 (carrageenan)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The natural polymer gelling agent may include any one selected from the group consisting of alginate, agar, and carrageenan, but is not limited thereto.

상기 겔화 촉진제는 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘 및 젖산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속염일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The gelation accelerator may be one or more metal salts selected from the group consisting of potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride and calcium lactate, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 배양육 스캐폴드에 비-인간 동물 유래 세포를 배양하여 제조되는 배양육을 제공한다.In addition, the present invention provides cultured meat prepared by culturing non-human animal-derived cells on the cultured meat scaffold prepared by the above method.

상기 비-인간 동물 유래 세포는 근줄기세포, 근육 세포 및 이의 전구세포 (progenitor)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The non-human animal-derived cells may be at least one selected from the group consisting of muscle stem cells, muscle cells, and progenitors thereof.

상기 근줄기세포는 위성 세포 (satellite cell) 또는 근아세포 (myoblast), 예를 들어, 근아세포일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The myoblasts may be satellite cells or myoblasts, for example, myoblasts, but are not limited thereto.

상기 근육세포는 근세포 (myocyte) 또는 근관세포 (myotube), 예를 들어, 근세포일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The muscle cells may be myocytes or myotubes, for example, myocytes, but are not limited thereto.

상기 전구세포는 복수 계통으로 분화된 세포를 생성시킬 수 있는 세포, 예를 들어, 근아세포, 섬유아세포, 지방세포, 간질 세포, 주피세포, 평활근 세포 및 내피 세포를 지칭한다. 전구세포는 이들이 전형적을 광범위한 자기 복제 능력을 가지지 않는다는 점에서 줄기 세포와는 상이하다.The progenitor cells refer to cells capable of producing cells differentiated into multiple lineages, such as myoblasts, fibroblasts, adipocytes, stromal cells, pericytes, smooth muscle cells and endothelial cells. Progenitor cells differ from stem cells in that they do not typically have extensive self-renewal capacity.

상기 비-인간 동물 유래 세포는 지방 세포 (fat cell 또는 adipocyte) 및/또는 이의 전구 세포, 간질 세포 (결합 조직) 및/또는 이의 전구 세포, 또는 내피 세포 (혈관) 및/또는 이의 전구 세포를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The non-human animal-derived cells further include fat cells (fat cells or adipocytes) and/or progenitor cells thereof, stromal cells (connective tissue) and/or progenitor cells thereof, or endothelial cells (vascular cells) and/or progenitor cells thereof. It may include, but is not limited to.

본 발명의 비-인간 동물은 소, 양, 돼지, 가금류, 갑각류 및 어류로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Non-human animals of the present invention may be selected from the group consisting of cattle, sheep, pigs, poultry, shellfish and fish, but are not limited thereto.

본 발명은 미생물 유래 바이오 셀룰로오스를 분쇄 및 가루화하여 기존의 하이드로겔 제작에 사용되는 원료와 혼합하여 제조된 새로운 하이드로겔을 제공하며, 제작된 하이드로겔들의 우수한 세포 부착능력과 물리적 특성으로 인해 배양육 제조용 스캐폴드 (배양육 스캐폴드)로 유용하게 사용될 수 있다.The present invention provides a new hydrogel manufactured by pulverizing and pulverizing microbial-derived bio-cellulose and mixing it with raw materials used in conventional hydrogel production. It can be usefully used as a manufacturing scaffold (cultured meat scaffold).

도 1은 바이오 셀룰로오스를 3차 분쇄하는 방법을 나타내는 모식도이다.
도 2는 분말화한 바이오 셀룰로오스와 알지네이트, 아가 또는 카라기난을 혼합하여 제조한 배양육용 스캐폴드를 나타낸 도이다.
도 3a는 알지네이트로 제작된 스캐폴드 및 알지네이트에 바이오 셀룰로오스 분말을 첨가한 스캐폴드에서 근줄기세포의 부착 및 배양을 확인한 도이고, 도 3b는 아가로 제작된 스캐폴드 및 아가에 바이오 셀룰로오스 분말을 첨가한 스캐폴드에서 근줄기세포의 부착 및 배양을 확인한 도이고, 도 3c는 카라기난으로 제작된 스캐폴드 및 카라기난에 바이오 셀룰로오스 분말을 첨가한 스캐폴드에서 근줄기세포의 부착 및 배양을 확인한 도이다.
도 4는 전체 면적 대비 형광 염색 비율을 통해 세포 배양능을 추적한 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 알지네이트, 아가 또는 카라기난을 포함한 스캐폴드의 단면 및 알지네이트, 아가 또는 카라기난과 바이오 셀룰로오스 분말이 혼합된 스캐폴드의 단면을 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 6은 조성물 전체 100 중량부에 대해 바이오 셀룰로오스 분말 0, 1, 5, 10 중량부, 알지네이트, 아가 또는 카라기난 2 중량부와 혼합하여 혼합 스캐폴드를 제작한 것을 나타낸 도이다.
도 7은 닭, 소, 돼지고기의 경도 (Hardness), 검성 (Gumminess), 씹힘성 (Chewiness), 탄력성 (Springiness), 응집성 (Cohesiveness) 및 탄성 (Resilience)의 결과와 바이오 셀룰로오스 혼합 하이드로겔 스캐폴드의 바이오 셀룰로오스 분말 농도 의존적으로 경도 (Hardness), 검성 (Gumminess), 씹힘성 (Chewiness), 탄력성 (Springiness), 응집성 (Cohesiveness) 및 탄성 (Resilience)의 변화를 나타낸 도이다.
1 is a schematic diagram showing a method of tertiary crushing of bio-cellulose.
2 is a diagram showing a scaffold for cultured meat prepared by mixing powdered bio-cellulose with alginate, agar or carrageenan.
Figure 3a is a diagram confirming the attachment and culture of muscle stem cells on a scaffold made of alginate and a scaffold to which bio-cellulose powder was added to alginate, and Figure 3b is a scaffold made of agar and bio-cellulose powder added to agar Figure 3c is a diagram confirming the attachment and culture of muscle stem cells on one scaffold, and Figure 3c is a diagram confirming the attachment and culture of muscle stem cells on a scaffold made of carrageenan and a scaffold to which bio-cellulose powder was added to carrageenan.
Figure 4 is a diagram showing the results of tracking the cell culturing ability through the ratio of fluorescence staining to the total area.
5 is a view showing the results of analyzing the cross-section of a scaffold containing alginate, agar or carrageenan and the cross-section of a scaffold in which alginate, agar or carrageenan and bio-cellulose powder are mixed.
6 is a view showing that a mixed scaffold was prepared by mixing 0, 1, 5, and 10 parts by weight of bio-cellulose powder and 2 parts by weight of alginate, agar, or carrageenan with respect to 100 parts by weight of the total composition.
7 shows the results of hardness, gumminess, chewiness, springiness, cohesiveness, and resilience of chicken, cow, and pork and bio-cellulose mixed hydrogel scaffold. It is a diagram showing changes in hardness, gumminess, chewiness, springiness, cohesiveness, and resilience depending on the concentration of bio-cellulose powder.

이하, 본 발명의 내용을 하기의 실시예 및 실험예를 통해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예 및 실험예에만 한정되는 것은 아니고, 이와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail through the following examples and experimental examples. However, the scope of the present invention is not limited only to the following examples and experimental examples, and includes modifications of equivalent technical ideas.

실시예 1. 바이오 셀룰로오스의 생산 및 분쇄Example 1. Production and Grinding of Bio Cellulose

바이오 셀룰로오스의 생산을 위해 (사)한국미생물보존센터로부터 글루콘아세토박터 자일리누스 아종 자일리누스 (Gluconacetobacter Xylinus subsp. Xylinus) 균주 (기탁번호: KCCM 41431)를 생균 형태로 분양받아 사용하였다. For the production of bio-cellulose, a Gluconacetobacter Xylinus subsp. Xylinus strain (accession number: KCCM 41431) was distributed in the form of live cells from the Korea Microorganism Conservation Center and used.

-80℃에서 보관중인 균주를 아세토박터 고체 배지 (0.5% 효모 추출물 (yeast extract), 0.5% 대두 펩톤, 2% 글루코오스, 0.27% 인산이나트륨 (disodium phosphate), 0.15% 구연산 (citric acid) 및 2% 한천 (agar) 포함)에 도말하여 48시간 동안 배양하였다.The strain stored at -80 ° C was cultured in acetobacter solid medium (0.5% yeast extract, 0.5% soybean peptone, 2% glucose, 0.27% disodium phosphate, 0.15% citric acid and 2 % agar included) and cultured for 48 hours.

고체 배지에서 배양된 균주를 아세토박터 액체 배지 (0.5% 효모 추출물 (yeast extract), 0.5% 대두 펩톤, 2% 글루코오스, 0.27% 인산이나트륨 (disodium phosphate), 0.15% 구연산 (citric acid)) 접종하고 72시간 이상 정치 배양하여 바이오 셀룰로오스를 획득하였다. 획득한 바이오 셀룰로오스를 흐르는 증류수에 3회 세척하여 바이오 셀룰로오스에 포함되어있는 배양액을 제거하였다. 0.1M NaOH 용액에서 바이오 셀룰로오스를 끓여주어 미생물을 제거하였으며, 0.1M NaOH 용액을 제거하기 위하여 증류수로 3회 세척하고 30% 에탄올에 냉장 보관하였다.The strain cultured on the solid medium was inoculated with an acetobacter liquid medium (0.5% yeast extract, 0.5% soybean peptone, 2% glucose, 0.27% disodium phosphate, 0.15% citric acid) and Bio-cellulose was obtained by stationary culture for 72 hours or more. The obtained bio-cellulose was washed three times with distilled water to remove the culture medium contained in the bio-cellulose. Microorganisms were removed by boiling the bio-cellulose in a 0.1M NaOH solution, washed three times with distilled water to remove the 0.1M NaOH solution, and refrigerated in 30% ethanol.

보관된 바이오 셀룰로오스를 건조하기 위하여 증류수로 3회 세척하여 30% 에탄올을 제거하였으며, 50℃ 건조기 (Dryoven)에서 24시간 동안 건조하였다. 건조된 바이오 셀룰로오스는 수분이 제거되면서 매우 질기고 단단한 성질을 갖게되어 분쇄가 매우 어렵다.To dry the stored bio-cellulose, it was washed three times with distilled water to remove 30% ethanol, and dried for 24 hours in a dryer (Dryoven) at 50 ° C. As moisture is removed from the dried bio-cellulose, it becomes very tough and hard to grind, making it very difficult to grind.

건조된 바이오 셀룰로오스의 특성을 극복하고 분쇄하기 위하여 액체 질소를 이용하여 단단하게 만들고, Rotor mill (Pulverisette 14)에서 14,000rpm으로 1.5mm 채반 (Sieve)에 걸러 1차 분쇄를 완료하였다. 1차 분쇄한 셀룰로오스의 입자 크기를 더 작게 만들기 위하여 2차 분쇄를 진행하였으며, 1차 분쇄에서 취득한 바이오 셀룰로오스를 다시 액체 질소를 통해 동결하고, Rotor mill의 분쇄 정도를 증가시키기 위하여 Impact bar ring으로 교체한 후 14,000rpm으로 분쇄하고 0.12mm의 채반에 걸러 2차 분쇄를 완료하였다. 추가 분쇄를 위하여 2차 분쇄가 완료된 바이오 셀룰로오스 분말을 다시 액체 질소를 통해 동결하고 Impact bar ring을 ACM ring으로 교체하고 14,000rpm에서 분쇄 후 0.12mm 채반에 걸러 최종 3차 분쇄하였다 (도 1).In order to overcome the characteristics of dried bio-cellulose and pulverize it, it was made hard using liquid nitrogen, and the primary pulverization was completed by filtering through a 1.5 mm sieve at 14,000 rpm in a Rotor mill (Pulverisette 14). In order to make the particle size of the firstly crushed cellulose smaller, the second grinding was carried out, and the bio-cellulose obtained in the first grinding was frozen again through liquid nitrogen and replaced with an impact bar ring to increase the grinding degree of the rotor mill. After grinding at 14,000 rpm, and sifting through a 0.12 mm sieve, the secondary grinding was completed. For additional pulverization, the secondary pulverized bio-cellulose powder was frozen again through liquid nitrogen, and the impact bar ring was replaced with an ACM ring, pulverized at 14,000 rpm, and then sieved through a 0.12 mm sieve to perform final tertiary pulverization (FIG. 1).

실시예 2. 바이오 셀룰로오스-하이드로겔 원료 복합 스캐폴드 제조Example 2. Preparation of bio cellulose-hydrogel raw material composite scaffold

상기 실시예 1의 방법으로 분말화한 바이오 셀룰로오스와 기존에 하이드로겔의 원료로 사용하는 알지네이트, 아가 또는 카라기난을 혼합하여 새로운 배양육용 스캐폴드를 제작하였다 (도 2).A new scaffold for cultured meat was prepared by mixing bio-cellulose powdered by the method of Example 1 and alginate, agar, or carrageenan previously used as a raw material for hydrogel (FIG. 2).

알지네이트-바이오 셀룰로오스 복합 스캐폴드를 제작하기 위하여 조성물 전체 100 중량부에 대해 2 중량부의 알지네이트를 상온에서 30분 동안 증류수에 용해시키고, 다양한 농도의 바이오 셀룰로오스 분말을 혼합하였다.To prepare an alginate-bio-cellulose composite scaffold, 2 parts by weight of alginate based on 100 parts by weight of the total composition was dissolved in distilled water at room temperature for 30 minutes, and bio-cellulose powders of various concentrations were mixed.

알지네이트-바이오 셀룰로오스 혼합물을 균질기 (homogenizer)를 이용하여 13,500rpm에서 3분 동안 추가 분쇄 및 혼합하였다. 알지네이트-바이오 셀룰로오스 혼합물을 틀에 담아 -80℃에서 24시간 동안 동결 후 48시간 동안 동결건조하였다. 알지네이트의 가교를 위하여 1차 동결 건조 후 조성물 전체 100 중량부에 대해 1 중량부의 CaCl2를 처리하였으며, CaCl2를 제거하기 위해 증류수로 2시간 동안 세척 후 -80℃에서 24시간 동안 동결 후 48시간 동안 동결건조 하여 스캐폴드를 제작하였다.The alginate-bio cellulose mixture was further ground and mixed for 3 minutes at 13,500 rpm using a homogenizer. The alginate-bio cellulose mixture was put in a mold and frozen at -80 ° C for 24 hours and then freeze-dried for 48 hours. For crosslinking of alginate, 1 part by weight of CaCl 2 was treated with respect to 100 parts by weight of the total composition after primary freeze-drying, and washed with distilled water for 2 hours to remove CaCl 2 , followed by freezing at -80 ° C for 24 hours and then 48 hours During freeze-drying, a scaffold was prepared.

아가-바이오 셀룰로오스와 카라기난-바이오 셀룰로오스 복합 스캐폴드를 제작하기 위하여 먼저, 조성물 전체 100 중량부에 대해 2 중량부의 아가와 카라기난 각각 80℃에서 증류수에 용해하였다. 용해된 아가와 카라기난을 다양한 농도의 바이오 셀룰로오스 분말과 혼합한 후 균질기 (homogenizer)를 이용하여 13,500rpm에서 3분 동안 2차 분쇄 및 혼합하였다. 아가-바이오 셀룰로오스, 카라기난-바이오 셀룰로오스 혼합액을 틀에 담아 -80℃에서 24시간 동안 동결 후 48시간 동안 동결건조하여 스캐폴드를 제작하였다.In order to prepare agar-bio-cellulose and carrageenan-bio-cellulose composite scaffolds, first, 2 parts by weight of agar and carrageenan were dissolved in distilled water at 80 ° C. based on 100 parts by weight of the total composition. Dissolved agar and carrageenan were mixed with bio-cellulose powder of various concentrations, and then secondary pulverized and mixed for 3 minutes at 13,500 rpm using a homogenizer. Agar-Bio Cellulose and Carrageenan-Bio Cellulose mixture were put in a frame, frozen at -80 ° C. for 24 hours, and then lyophilized for 48 hours to prepare a scaffold.

실험예 1. 바이오 셀룰로오스 혼합 스캐폴드의 근줄기세포 배양Experimental Example 1. Muscle stem cell culture of bio-cellulose mixed scaffold

상기 실시예 2의 방법으로 제조된 바이오 셀룰로오스 분말 혼합 스캐폴드가 하이드로겔 원료인 알지네이트, 아가 또는 카라기난만으로 제작된 스캐폴드보다 근육세포 배양에 적합한지 확인하기 위하여, 바이오 셀룰로오스 분말 혼합 스캐폴드에 근줄기세포를 씨딩 (seeding)하였다. 상기 실험에 사용된 근줄기세포는 비-인간 유래 근줄기세포로 소, 닭 또는 돼지 등의 동물의 근 조직으로부터 1차 세포 배양 (primary cell culture)을 통해 직접 분리하여 사용하였다.In order to confirm that the bio-cellulose powder mixture scaffold prepared by the method of Example 2 is more suitable for muscle cell culture than the scaffold made of only alginate, agar, or carrageenan, which is a hydrogel raw material, muscle stem was added to the bio-cellulose powder mixture scaffold. Cells were seeded. The muscle stem cells used in the experiment were non-human derived muscle stem cells, which were directly isolated from muscle tissues of animals such as cows, chickens or pigs through primary cell culture.

근줄기세포를 각각의 스캐폴드에 씨딩하고, 잘 부착할 수 있도록 3시간 배양 후 배양 배지를 추가 투입하였다. 근줄기세포를 스캐폴드에서 최종 96시간 동안 배양하였으며, 근줄기세포가 스캐폴드에서 배양되고 있는지 확인하기 위하여 배양 후 24시간과 96시간의 근줄기세포의 생존을 LIVE&DEAD ASSAY (Thermofisher, L3223) 시약을 사용하여 확인하였다. LIVE&DEAD ASSAY 시약은 살아있는 세포는 초록색으로 죽은 세포는 붉은 색으로 염색하는 특성을 가지고 있어, 배양 후 24시간과 96시간의 형광 염색 사진을 통해 근줄기세포의 배양능을 확인하였다.The muscle stem cells were seeded on each scaffold, and culture medium was additionally added after culturing for 3 hours so that they could adhere well. The muscle stem cells were cultured on the scaffold for the final 96 hours, and the survival of the muscle stem cells at 24 and 96 hours after culture was measured using LIVE&DEAD ASSAY (Thermofisher, L3223) reagent to confirm that the muscle stem cells were being cultured on the scaffold. confirmed using The LIVE&DEAD ASSAY reagent has the property of staining live cells green and dead cells red, so the culturing ability of muscle stem cells was confirmed through fluorescent staining photographs at 24 hours and 96 hours after culture.

그 결과, 알지네이트, 아가 또는 카라기난 각각의 원료로 제작된 스캐폴드는 세포 부착 및 세포 배양이 되지 않아 초록색으로 염색된 세포가 거의 관찰되지 않는 반면에 바이오 셀룰로오스 분말을 첨가한 스캐폴드에서는 모두 근줄기세포의 부착 및 배양을 확인하였다 (도 3a 내지 도 3c).As a result, scaffolds made of alginate, agar, or carrageenan are not cell-attached and cell-cultured, so green-stained cells are rarely observed, whereas in scaffolds with bio-cellulose powder added, all muscle stem cells Attachment and culture were confirmed (Figs. 3a to 3c).

또한, 전체 면적 대비 형광 염색 비율을 통해 세포 배양능을 추적한 결과 바이오 셀룰로오스 분말을 첨가하였을 경우 세포 배양능이 월등히 증가하는 것을 확인하였다 (도 4).In addition, as a result of tracking the cell culturing ability through the ratio of fluorescence staining to the total area, it was confirmed that the cell culturing ability significantly increased when the bio-cellulose powder was added (FIG. 4).

이를 통해 세포 부착 및 배양이 되지 않는 알지네이트, 아가 또는 카라기난으로 제작된 스캐폴드의 단점을 바이오 셀룰로오스 분말을 첨가함으로써 세포 부착 및 배양이 가능하다는 것을 나타낸다.Through this, it shows that cell attachment and culture are possible by adding bio-cellulose powder to the disadvantages of scaffolds made of alginate, agar, or carrageenan, which are not cell attachment and culture.

실험예 2. 바이오 셀룰로오스 혼합 스캐폴드의 단면 분석Experimental Example 2. Cross-sectional analysis of bio-cellulose mixed scaffold

LIVE&DEAD ASSAY를 통한 근줄기세포의 배양 결과가 실제 바이오 셀룰로오스 분말의 첨가 효과인지 다시 한번 확인하기 위하여, 바이오 셀룰로오스 혼합 스캐폴드의 단면을 분석하였다.In order to confirm once again whether the result of culturing muscle stem cells through LIVE&DEAD ASSAY was the effect of adding bio-cellulose powder, a cross-section of the bio-cellulose mixed scaffold was analyzed.

상기 실시예 2의 방법으로 제조된 바이오 셀룰로오스 혼합 스캐폴드의 단면을 분석하기 위하여 20mA에서 60초 동안 각각의 스캐폴드를 백금 코팅하였으며, 코팅된 바이오 셀룰로오스 혼합 스캐폴드의 단면을 SEM (Scanning Electron Microscopy)을 통해 관찰하였다.In order to analyze the cross-section of the bio-cellulose mixed scaffold prepared by the method of Example 2, each scaffold was coated with platinum at 20 mA for 60 seconds, and the cross-section of the coated bio-cellulose mixed scaffold was scanned with SEM (Scanning Electron Microscopy) Observed through.

조성물 전체 100 중량부에 대하여 2 중량부의 알지네이트, 아가 또는 카라기난을 포함한 스캐폴드의 단면은 규칙적이며, 일정 크기의 기공 (pore)을 형성하고 있는 것을 확인하였다.It was confirmed that the cross section of the scaffold containing 2 parts by weight of alginate, agar or carrageenan was regular and pores of a certain size were formed with respect to 100 parts by weight of the total composition.

조성물 전체 100 중량부에 대하여 2 중량부의 알지네이트, 아가 또는 카라기난과 2 중량부의 바이오 셀룰로오스 분말이 혼합된 스캐폴드의 단면을 분석한 결과, 알지네이트, 아가 또는 카라기난으로 제작된 스캐폴드 사이에 바이오 셀룰로오스가 적절히 위치해 있는 것을 확인하였으며, 바이오 셀룰로오스 혼합 스캐폴드의 단면 분석을 통해 근줄기세포의 부착 및 배양이 가능한 것은 알지네이트, 아가 또는 카라기난 스캐폴드 사이에 위치한 바이오 셀룰로오스 분말의 효과임을 확인하였다 (도 5).As a result of analyzing the cross-section of a scaffold in which 2 parts by weight of alginate, agar or carrageenan and 2 parts by weight of bio-cellulose powder were mixed with respect to 100 parts by weight of the total composition, bio-cellulose was properly formed between the scaffolds made of alginate, agar or carrageenan. It was confirmed that the scaffold was positioned, and through cross-sectional analysis of the bio-cellulose mixed scaffold, it was confirmed that the attachment and culture of the muscle stem cells was the effect of the bio-cellulose powder located between the alginate, agar, or carrageenan scaffold (FIG. 5).

실험예 3. 바이오 셀룰로오스 분말 첨가에 따른 바이오 셀룰로오스 혼합 스캐폴드의 조직감 비교Experimental Example 3. Comparison of texture of bio-cellulose mixed scaffold according to addition of bio-cellulose powder

바이오 셀룰로오스 분말의 첨가로 인해 근줄기세포의 부착 배양이 가능한 스캐폴드가 바이오 셀룰로오스 분말 첨가량에 따라 조직감을 조절할 수 있는지 확인하기 위하여, 조성물 전체 100 중량부에 대하여 0, 1, 5, 10 중량부의 바이오 셀룰로오스 분말을 2 중량부의 알지네이트, 아가 또는 카라기난과 혼합하여 혼합 스캐폴드를 제작한 후, 물리적 특성 변화를 관찰하였다 (도 6).In order to confirm that the scaffold capable of attaching and culturing muscle stem cells due to the addition of bio-cellulose powder can control the texture according to the amount of bio-cellulose powder added, 0, 1, 5, and 10 parts by weight of bio Cellulose powder was mixed with 2 parts by weight of alginate, agar or carrageenan to prepare a mixed scaffold, and changes in physical properties were observed (FIG. 6).

그 결과, 바이오 셀룰로오스 분말 농도 의존적으로 경도 (Hardness), 검성 (Gumminess) 및 씹힘성 (Chewiness)이 증가하여 제작된 스캐폴드의 강도가 증가하는 것을 확인하였으며, 반대로 탄력성 (Springiness), 응집성 (Cohesiveness) 및 탄성 (Resilience)은 감소하는 것을 확인하였다 (도 7).As a result, it was confirmed that the strength of the fabricated scaffold increased as the hardness, gumminess, and chewiness increased in a concentration-dependent manner of the bio-cellulose powder. On the contrary, springiness, cohesiveness, and Resilience was confirmed to decrease (FIG. 7).

또한, 닭, 소, 돼지고기의 경도 (Hardness), 검성 (Gumminess), 씹힘성 (Chewiness), 탄력성 (Springiness), 응집성 (Cohesiveness) 및 탄성 (Resilience)의 결과값이 바이오 셀룰로오스 분말 함량을 조절한 결과값 안에 모두 포함됨을 확인하였다 (도 7).In addition, the results of hardness, gumminess, chewiness, springiness, cohesiveness, and resilience of chicken, cow, and pork were adjusted by adjusting the bio-cellulose powder content. It was confirmed that all values were included (FIG. 7).

이를 통해, 조성물 전체 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부의 바이오 셀룰로오스 분말을 2 중량부의 알지네이트, 아가 또는 카라기난과 혼합하여 제조된 스캐폴드는 닭, 소, 돼지 고기의 식감을 동일하게 재현할 수 있음을 나타낸다.Through this, the scaffold prepared by mixing 1 to 10 parts by weight of bio-cellulose powder with 2 parts by weight of alginate, agar or carrageenan with respect to 100 parts by weight of the total composition can reproduce the same texture of chicken, cow, or pork. indicates that there is

조직감 특성 분석 결과를 바탕으로 바이오 셀룰로오스 분말의 첨가 농도에 의하여 바이오 셀룰로오스 복합 지지체 자체의 물리적 특성을 조절할 수 있으며, 실제 육류별 및 부위별 조직감을 바이오 셀룰로오스 분말 첨가로 인해 재현할 수 있음을 나타낸다.Based on the analysis results of the texture characteristics, it is shown that the physical properties of the bio-cellulose composite scaffold itself can be adjusted by the concentration of the bio-cellulose powder, and the actual texture of each meat and part can be reproduced by adding the bio-cellulose powder.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (19)

글루콘아세토박터 속 (Gluconacetobacter sp.) 유래 바이오 셀룰로오스 분말, 천연 고분자 겔화제 및 겔화 촉진제를 포함하는 배양육 스캐폴드 제조용 조성물로서, 상기 배양육 스캐폴드 제조용 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 바이오 셀룰로오스 분말 1 내지 20 중량부, 상기 천연 고분자 겔화제 1 내지 5 중량부 및 상기 겔화 촉진제 1 내지 5 중량부를 포함하고, 상기 천연 고분자 겔화제는 알지네이트 (Alginate), 아가 (Agar) 및 카라기난 (carrageenan)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배양육 스캐폴드 제조용 조성물.
A composition for preparing a cultured meat scaffold comprising a bio-cellulose powder derived from Gluconacetobacter sp., a natural polymer gelling agent and a gelation accelerator, the bio-cellulose powder based on 100 parts by weight of the composition for preparing a cultured meat scaffold 1 to 20 parts by weight, 1 to 5 parts by weight of the natural polymer gelling agent and 1 to 5 parts by weight of the gelation accelerator, and the natural polymer gelling agent is composed of alginate, agar and carrageenan. A composition for preparing a cultured meat scaffold, characterized in that any one selected from the group.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 겔화 촉진제는 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘 및 젖산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속염인 것을 특징으로 하는 배양육 스캐폴드 제조용 조성물.
According to claim 1,
The gelation promoter is a composition for preparing a cultured meat scaffold, characterized in that at least one metal salt selected from the group consisting of potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride and calcium lactate.
제1항에 있어서,
상기 바이오 셀룰로오스 분말은 바이오 셀룰로오스를 동결시킨 후, 10,000 내지 15,000 rpm으로 분쇄된 것을 특징으로 하는 배양육 스캐폴드 제조용 조성물.
According to claim 1,
The bio-cellulose powder is a composition for preparing a cultured meat scaffold, characterized in that pulverized at 10,000 to 15,000 rpm after freezing the bio-cellulose.
제5항에 있어서,
상기 바이오 셀룰로오스는 식물성 펩톤을 포함하는 배지에서 생성되는 것을 특징으로 하는 배양육 스캐폴드 제조용 조성물.
According to claim 5,
The bio-cellulose is a composition for preparing a cultured meat scaffold, characterized in that produced in a medium containing vegetable peptone.
제6항에 있어서,
상기 식물성 펩톤은 대두 펩톤 (soy peptone), 밀 펩톤 (wheat peptone), 잠두 펩톤(broadbean peptone), 감자 펩톤 (potato peptone), 완두콩 펩톤 (pea peptone), 파파익 대두 펩톤 (papaic soy peptone) 및 루핀 펩톤 (lupin peptone)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 배양육 스캐폴드 제조용 조성물.
According to claim 6,
The vegetable peptone is soy peptone, wheat peptone, broadbean peptone, potato peptone, pea peptone, papaic soy peptone and lupine A composition for preparing a cultured meat scaffold, characterized in that at least one selected from the group consisting of peptone (lupin peptone).
제5항에 있어서,
상기 바이오 셀룰로오스는 글루코오스를 탄소원으로 포함하는 배지에서 생성되는 것을 특징으로 하는 배양육 스캐폴드 제조용 조성물.
According to claim 5,
The bio-cellulose is a composition for preparing a cultured meat scaffold, characterized in that produced in a medium containing glucose as a carbon source.
삭제delete 제1항 및 제4항 내지 제8항 중에서 선택된 어느 하나의 조성물로부터 제조된 배양육 스캐폴드.
A cultured meat scaffold prepared from any one composition selected from claims 1 and 4 to 8.
제10항에 있어서,
상기 조성물 내 바이오 셀룰로오스 분말의 농도가 증가함에 따라 상기 배양육 스캐폴드의 경도, 검성 및 씹힘성이 증가하는 것을 특징으로 하는 배양육 스캐폴드.
According to claim 10,
A cultured meat scaffold, characterized in that the hardness, guminess and chewiness of the cultured meat scaffold increase as the concentration of the bio-cellulose powder in the composition increases.
제10항에 있어서,
상기 조성물 내 바이오 셀룰로오스 분말의 농도가 증가함에 따라 상기 배양육 스캐폴드의 탄력성, 응집성 및 탄성은 감소하는 것을 특징으로 하는 배양육 스캐폴드.
According to claim 10,
Cultured meat scaffold, characterized in that elasticity, cohesiveness and elasticity of the cultured meat scaffold decrease as the concentration of the bio-cellulose powder in the composition increases.
(a) 펩톤을 포함하는 배지에서 글루콘아세토박터 속 (Gluconacetobacter sp.)을 정치 배양하여 바이오 셀룰로오스를 수득하는 단계;
(b) 상기 단계 (a)에서 수득한 바이오 셀룰로오스를 증류수로 세척하고 건조하는 단계;
(c) 상기 건조된 바이오 셀룰로오스를 동결시킨 후, 10,000 내지 15,000 rpm으로 분쇄하여 바이오 셀룰로오스 분말을 수득하는 단계;
(d) 상기 바이오 셀룰로오스 분말을 천연 고분자 겔화제와 혼합하는 단계; 및
(e) 상기 (d)의 결과물을 동결건조한 후 겔화 촉진제를 첨가하는 단계를 포함하고, 상기 (e)의 겔화 촉진제를 첨가한 결과물 100 중량부에 대하여, 상기 바이오 셀룰로오스 분말 1 내지 20 중량부, 상기 천연 고분자 겔화제 1 내지 5 중량부 및 상기 겔화 촉진제 1 내지 5 중량부를 포함하고, 상기 천연 고분자 겔화제는 알지네이트 (Alginate), 아가 (Agar) 및 카라기난 (carrageenan)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배양육 스캐폴드의 제조 방법.
(A) statically culturing Gluconacetobacter sp. in a medium containing peptone to obtain bio-cellulose;
(b) washing the bio-cellulose obtained in step (a) with distilled water and drying;
(c) freezing the dried bio-cellulose and then pulverizing it at 10,000 to 15,000 rpm to obtain bio-cellulose powder;
(d) mixing the bio-cellulose powder with a natural polymeric gelling agent; and
(e) lyophilizing the product of (d) and then adding a gelation accelerator, 1 to 20 parts by weight of the bio-cellulose powder with respect to 100 parts by weight of the product obtained by adding the gelation accelerator of (e); 1 to 5 parts by weight of the natural polymeric gelling agent and 1 to 5 parts by weight of the gelation accelerator, wherein the natural polymeric gelling agent is any one selected from the group consisting of alginate, agar, and carrageenan. Method for producing a cultured meat scaffold, characterized in that.
삭제delete 제13항에 있어서,
상기 펩톤은 대두 펩톤 (soy peptone), 밀 펩톤 (wheat peptone), 잠두 펩톤(broadbean peptone), 감자 펩톤 (potato peptone), 완두콩 펩톤 (pea peptone), 파파익 대두 펩톤 (papaic soy peptone) 및 루핀 펩톤 (lupin peptone)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 배양육 스캐폴드의 제조 방법.
According to claim 13,
The peptone is soy peptone, wheat peptone, broadbean peptone, potato peptone, pea peptone, papaic soy peptone and lupine peptone Method for producing a cultured meat scaffold, characterized in that at least one selected from the group consisting of (lupin peptone).
삭제delete 제13항의 방법으로 제조된 배양육 스캐폴드에 비-인간 동물 유래 세포를 배양하여 제조되는 배양육.
Cultured meat prepared by culturing non-human animal-derived cells on the cultured meat scaffold prepared by the method of claim 13.
제17항에 있어서,
상기 비-인간 동물 유래 세포는 근줄기세포, 근육 세포 및 이의 전구세포 (progenitor)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 배양육.
According to claim 17,
The non-human animal-derived cells are cultured meat, characterized in that at least one selected from the group consisting of muscle stem cells, muscle cells and progenitors thereof.
제17항에 있어서,
상기 비-인간 동물은 소, 양, 돼지, 가금류, 갑각류 및 어류로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 배양육.
According to claim 17,
Cultured meat, characterized in that the non-human animal is selected from the group consisting of cattle, sheep, pigs, poultry, crustaceans and fish.
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