Informacija

In vitro mėsos pradinė gamyba

In vitro mėsos pradinė gamyba


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Nt hB zG kV pl rD pK QH MF Vb Ty ah Ba CR eV eJ xU gM Os

Pradėjau domėtis mokslu, susijusiu su mėsa in vitro, ir galvojau, ko reikėtų norint ją sukurti. Ar iš pradžių jums reikia pirminės kultūros ar įamžintos ląstelių linijos? O kaip jūs sukurtumėte tokią kultūrą, kuri tinkamai skiriasi?

Manau, kad artimiausias analogas tam būtų audinių regeneracija, bet man sunku rasti atsakymus į šiuos klausimus.

Labai ačiū!


Kultūrinė mėsa

In-Vitro mėsa yra mėsos produktų gamybos (idėja) taikant "tissue-inžinerijos" technologiją. Išauginta mėsa (= mėsa in vitro = švari mėsa) gali turėti finansinių, sveikatos, gyvūnų gerovės ir aplinkosaugos pranašumų, palyginti su tradicine mėsa. Idėja: Gaminti gyvulinę mėsą, bet nenaudojant gyvulio. Pradinės ląstelės neskausmingai paimamos iš gyvų gyvūnų, dedamos į auginimo terpę, kurioje pradeda daugintis ir augti nepriklausomai nuo gyvūno. Teoriškai šis procesas būtų pakankamai efektyvus, kad patenkintų pasaulinę mėsos paklausą. Visa tai įvyktų be jokios genetinės manipuliacijos, t. y. nereikėtų kištis į ląstelių genetines sekas.

Gaminti kultivuotą mėsą perdirbtiems mėsos produktams, tokiems kaip dešrelės, mėsainiai ir grynuoliai, turėtų būti palyginti paprasta, o kultivuota mėsa, kuri turėtų būti labiau struktūrizuota, pavyzdžiui, kepsniui in vitro, yra daug didesnis iššūkis. Kepsnys pagamintas iš raumeninio audinio, kuris yra persriegtas itin ilgais smulkiais kapiliarais, kurie kraują ir maistines medžiagas transportuoja tiesiai į ląsteles. Atkurti tokią sudėtingą struktūrą yra daug sunkiau, nei sujungti mažus ląstelių kamuoliukus, kurie išauga į didesnius ląstelių rutulius, kurie savo ruožtu tampa vištienos grynuoliais in vitro.

Svarbiausi iššūkiai, kuriuos reikia įveikti, norint savo skoniu ir ekonomiškumu aplenkti gyvulinės kilmės mėsą, yra šie:

Pradinės ląstelės:
Juos galima neskausmingai paimti iš gyvų gyvūnų biopsijos būdu. Kyla klausimas: kokio tipo ląstelės turėtų būti naudojamos? Kamieninės ląstelės yra ląstelės, kurios, taip sakant, dar neapsisprendė, kuo jos taps raumenų ląstelėmis, kaulų ląstelėmis ar viena iš daugelio kitų ląstelių rūšių? Tai trūkumas, nes in vitro mėsos gamybai reikalingos labai specifinės ląstelės. Tačiau kamieninių ląstelių pranašumas yra tas, kad jos greitai dauginasi. Alternatyva naudoti kamienines ląsteles būtų naudoti visiškai apibrėžtas raumenų ląsteles, kurios „žino, kas jos yra“, nors problema ta, kad jos beveik nesidaugina. Kompromisas yra naudoti ląsteles, kurios yra tarp dviejų kraštutinumų, kitaip tariant, ląsteles, kurios dauginasi priimtinu tempu ir kurios tuo pačiu metu yra pakankamai diferencijuotos nuo kitų ląstelių tipų, pavyzdžiui, mioblastų ląstelių.

Augimo terpė / kultūros terpė:
Tikslas yra rasti terpę, kurioje ląstelės galėtų augti, kuri būtų ekonomiška ir be gyvūninės kilmės ingredientų. Pavyzdžiui, veršelių serumo negalima naudoti su išauginta mėsa. Kadangi kultivuota mėsa neturi virškinimo organų, kuriuos turi gyvas padaras, kurie paverčia maistines medžiagas ląstelėms maitinti, terpė turi galėti tiesiogiai aprūpinti ląsteles tuo, ko joms reikia.

Medžiaga valgomiesiems karkasams, prie kurių ląstelės galėtų prisitvirtinti:
Norint gaminti trimatę mėsą in vitro, būtina turėti pastolius. Idealus variantas yra valgomieji karkasai, kurių nereikėtų išgauti iš galutinio produkto. Norint imituoti raumenų ląstelių tempimą, kai gyvas padaras aplink jį juda, labai pageidautina sukurti karkasą, kuris galėtų periodiškai keisti savo formą ir taip „mankštinti“ ląsteles. Tai galima pasiekti naudojant dirgikliams jautrius karkasus, pagamintus iš alginato, chitozano arba kolageno iš ne gyvulinių šaltinių. Tada pastoliai periodiškai išsitemptų reaguodami į nedidelius temperatūros ar pH lygio pokyčius. Ląstelės taip pat gali prisitvirtinti prie membranos arba mažų karoliukų, kurie gali būti sluoksniuoti vienas ant kito ir sujungti.

Bioreaktorius:
Būtent bioreaktoriuje viskas sujungia ląsteles, auginimo terpę ir karkasą. Per temperatūros svyravimus sukuriama aplinka, kurią galima prilyginti treniruoklių centrui, kuriame vyksta raumenų ląstelių judėjimo treniruotės. Kultivuotą mėsą turi sudaryti mažos ir stambios raumenų ląstelių skaidulos, be jungiamojo audinio, gaminančio kolageną ir elastiną, bei riebalų ląstelių, kurios yra svarbios galutinio produkto skoniui.

Ekonomiškai perspektyvūs aukščiau išvardytų punktų sprendimai dar nėra iki galo ištirti. Vis dar laukiame didžiojo proveržio.

Norėtume trumpai atkreipti dėmesį į idėją, kad maistas turi būti natūralus: Siekiama, kad kultūrinė mėsa pakeistų pramoninį intensyvų ūkininkavimą, o tai nekelia grėsmės ar konkurencijos, pavyzdžiui, ekologiškų daržovių auginimui. Palyginti su pramoninės gyvulininkystės nenatūralumu, kultivuota mėsa neabejotinai būtų pažangus žingsnis sveikatos, gyvūnų gerovės ir ekologijos požiūriu.

Pasaulinio tyrimo status quo:
Šiuo metu kultivuotos mėsos tyrimuose aktyviai dalyvauja 3 šalys: JAV, daugiausia Kalifornijoje, su tokiomis įmonėmis kaip „Memphis Meats“ arba „Hampton Creek / Just "“ arba „Finless Foods“ (kultūringa žuvis), Nyderlandai su „MosaMeat“ ir galiausiai Izraelis su „Super andme“. "Kitchen Foodtech Hub". Japonija galėtų tapti dar vienu tyrimų tašku su atvirojo kodo projektu „Shojinmeat Project“.


Įvadas

Pastaruoju metu didėja supratimas apie neigiamus padarinius, susijusius su mėsos produktų gamyba ir vartojimu [1]. Jose daugiausia dėmesio skiriama aplinkosaugos rezultatams, pvz., šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimui [2] susirūpinimui dėl intensyvaus ūkininkavimo sąlygomis auginamų gyvulių [3] ir mėsos gamybos neefektyvumo išteklių naudojimo ir gebėjimo išmaitinti vis didėjantį pasaulio gyventojų skaičių [ 4]. Nepaisant to, kad JAV vis labiau pripažįstamas šis susirūpinimas, mėsos suvartojimas ten tris kartus viršija pasaulio vidurkį [5], o 2015 m. taip pat išaugo 5 % – tai yra didesnis šuolis nei nuo 1970-ųjų [1]. Be to, dažnai matome, kad mėsos vartojimas yra tapatinamas su vyriškumu, o vegetarai vyrai gali būti suvokiami kaip mažiau vyriški nei visaėdžiai vyrai, o veganai nuolat laikomi mažiau vyriškais [6, 7].

Atsižvelgiant į nuolatinį žmonių norą valgyti mėsą, atrodo, kad su vartojimu susijusios problemos greičiausiai nebus visiškai išspręstos pasikeitus požiūriui. Vietoj to, jie turi būti sprendžiami iš kitos perspektyvos: keičiant produktą. Nyderlandų mokslininkai ištyrė galimas galimybes tai padaryti, kurdami produktą iš kultivuotų gyvūninės kilmės kamieninių ląstelių laboratorijoje (in vitro mėsa, IVM)[8, 9]. 2013 m. balandžio mėn. jie iškepė ir suvalgė pirmąjį pasaulyje laboratorijoje užaugintą mėsos pyragą. in vitro mėsainis [10], ir šiuo metu siekia sukurti šį produktą kaip perspektyvią ne ūkyje auginamą alternatyvą būsimai mėsos gamybai [8, 9]. Tai darydami jie siekia sumažinti kai kuriuos anksčiau minėtus etinius ir aplinkosaugos klausimus, susijusius su ūkininkavimo praktika [11], ir spręsti didėjančią pasaulinę mėsos paklausą [12].

Anot pirmaujančio mokslininko, dalyvaujančio IVM gamyboje, „reikia atlikti išsamius tyrimus, kad būtų galima geriau suprasti galimas psichologines kliūtis, kurios gali sukelti atmetimą“ [8]. Atsižvelgiant į bendrą Amerikos visuomenės nenorą paaukoti mėsą iš savo mitybos, šis naujas požiūris į mėsos gamybą gali būti sutiktas su tam tikru nerimu. Nuo IVM koncepcijos sukūrimo, tyrimai nagrinėjo praktinius ir filosofinius IVM komponentus [13–15]. Tačiau iki šiol visuomenės suvokimas išlieka palyginti neištirtas.

Buvo atlikta keletas kokybinių analizių, tiriančių žmonių suvokimą apie IVM komentaruose iš internetinių naujienų šaltinių [16], taip pat grupės forume ir interviu kontekste [17–19]. Apskritai teigiamas požiūris buvo susijęs su visuomenės sveikata ir galima nauda aplinkai, o neigiamos temos buvo susijusios su nenatūraliomis ir nepatraukliomis produkto savybėmis, saugumu ir pramoninės gamybos įmanomumu. Paprastai atrodė, kad žmonės nori išbandyti produktą, bet nenorėjo toliau dalyvauti [18]. Be to, vienas tyrimas parodė, kad geografinė padėtis buvo susijusi su pozityvumu, todėl tie, kurie gyveno kaimo vietovėse, neigiamai vertino produktą. Tačiau žmonės, kurie komentuoja internete, dažniausiai laikosi ekstremalesnių pažiūrų [20], o tai rodo, kad komentarai, nustatyti internetinių komentarų analizėse, gali iliustruoti tvirtesnes nuomones, nei būtų atstovaujama plačiojoje visuomenėje.

Kalbant apie kiekybinę analizę, buvo atliktos dvi internetinės apklausos. Viename tyrime [21] buvo apklausti dalyviai Belgijoje, taikant patogų atrankos metodą, pagal kurį buvo jaunesni ir aukštesnio išsilavinimo dalyviai nei plačioji visuomenė. Tai galėjo sukelti į kairę nukreiptą imties šališkumą [22]. Antrajame tyrime, kurį 2013 m. atliko Nyderlandų mokslininkai, buvo apklausta daug dalyvių, tačiau nebuvo pranešta apie patogią atranką [8]. Abiejose apklausose nustatyta, kad dauguma dalyvių nebuvo susipažinę su koncepcija, tačiau maždaug trys ketvirtadaliai kiekvienos imties teigė, kad išbandys IVM. Teigiami veiksniai, susiję su IVM, buvo švaistymo ir kančių mažinimas [21] ir pasaulinės maisto problemos sprendimas [8, 9, 21]. Nagrinėjant IVM vartojimo kliūtis, pagrindinis rūpestis tiems, kurie nenori išbandyti IVM, buvo genetiškai modifikuotas produkto pobūdis, atitinkantis ankstesnius IVM tyrimus, kurie nustatė susirūpinimą dėl jo natūralumo [16, 19, 21]. Kaina taip pat buvo nustatyta kaip kliūtis abiejuose tyrimuose, nes dauguma dalyvių nenorėjo mokėti daugiau nei už tradiciškai gaminamą mėsą [8, 21].

Apskritai požiūris į IVM atrodo nevienareikšmis, o tai taip pat turėtų įtakos praktiniai veiksniai, tokie kaip kaina, ir suvokimo veiksniai, tokie kaip natūralumas. Tačiau dabartinė literatūra dar negali perteikti visos istorijos. Daugumoje tyrimų buvo naudojamos kokybinės priemonės, kurios, nors ir informatyvios, riboja gebėjimą suprasti plataus masto suvokimą. Iš kiekybinių tyrimų kai kuriems tyrimams įtakos turi atrankos šališkumas, be to, ribotais tyrimais buvo bandoma suprasti atsparumo mechanizmus. Kad geriau suprastume, kaip visuomenė suvokia šį produktą, reikia išnagrinėti požiūrį į panašius produktus. Genetiškai modifikuoto (GM) maisto gamybos tyrimai yra svarbūs. GM maisto produktų naudojimas yra seniai ir plačiai naudojamas, daugelis produktų dabar yra modifikuoti [23]. Tačiau bendra nuomonė apie GM visame pasaulyje išlieka neigiama [24, 25]. Be to, nepaisant sąmoningo žmonių žinių apie produktą trūkumo, visuomenės pasipriešinimas išlieka [26]. Metaanalizės metu buvo nustatyta daug veiksnių, kurie nuosekliai siejami su pasipriešinimu, įskaitant didesnę riziką nei naudą, menką pasitikėjimą institucijomis ir moralinius rūpesčius [27].

Priešingai, pradinis IVM suvokimas buvo teigiamas, nors buvo nustatyta keletas kliūčių, susijusių su susirūpinimu dėl natūralumo, genų inžinerijos ir galimų išlaidų [8, 21]. Skirtumai tarp dviejų produktų suvokimo gali būti metodologinių skirtumų tarp tyrimų rezultatas. Tačiau jie taip pat gali būti siejami su konceptualiais IVM ir GM maisto gamybos skirtumais, susijusiais su galimybe sumažinti aplinkos ir gyvūnų gerovės problemas. Atliekant kelis tyrimus, gyvūnų gerovė nuosekliai įvardijama kaip trys pagrindiniai veiksniai, skatinantys atsisakyti mėsos, taip pat nurodomi sveikatos ir aplinkos klausimai [11]. Jei IVM yra viešai prieinama, ji gali suteikti mėsos šaltinį, kuris nėra priklausomas nuo ūkininkavimo, todėl nekelia tų pačių etinių ir aplinkosaugos problemų, susijusių su tradiciniu ūkininkavimu [8, 9]. Šis unikalus komponentas yra būtinas norint ištirti, ar norime suprasti ir paramą, ir galimas kliūtis, kad IVM būtų priimtas ateities mėsos gamybos būdas.

Taip pat turi būti ištirtas įvairių kultūrų suvokimo skirtumų potencialas. Tyrimai rodo, kad GM maisto suvokimas įvairiose šalyse skiriasi, o Jungtinėse Amerikos Valstijose (JAV) GM maistas yra nusiteikęs palankiau nei europiečiai [24, 25] Dauguma tyrimų, nagrinėjančių IVM suvokimą, buvo atlikti Europoje [8, 18, 21], o vienas tyrimas buvo atliktas Naujojoje Zelandijoje [17], keliantis klausimą, ar ne Europos dalyvių suvokimas skiriasi. Atsižvelgiant į rezultatų skirtumus, metodologinius klausimus ir ribotą įvairių kultūrų atranką literatūroje, reikia atlikti tyrimus, kad būtų galima objektyviai ištirti požiūrį į IVM kaip galimą mėsos gamybos alternatyvą ateityje. Siekiant išspręsti šią problemą, šiuo tyrimu siekiama ištirti IVM suvokimą JAV, kad būtų galima geriau suprasti šio produkto potencialą visuomenei šalyje, kurioje paprastai remiamos naujovės ir didelė potenciali rinka.


Sveiki atvykę į OpenBook!

Jūs žiūrite į „OpenBook“, NAP.edu internetinę skaityklą nuo 1999 m. Remdamiesi jūsų, mūsų naudotojų, atsiliepimais, padarėme keletą patobulinimų, dėl kurių mūsų svetainėje skaityti tūkstančius publikacijų tampa lengviau nei bet kada.

Ar norite greitai susipažinti su „OpenBook“ funkcijomis?

Parodyk šią knygą turinys, kur galite pereiti prie bet kurio skyriaus pagal pavadinimą.

. arba naudokite šiuos mygtukus, kad grįžtumėte į ankstesnis skyrių arba pereikite prie Kitas vienas.

Peršokti į ankstesnis puslapį arba žemyn į Kitas vienas. Be to, galite įvesti puslapio numerį ir paspausti Enter, kad patektumėte tiesiai į tą knygos puslapį.

Perjungti tarp Originalūs puslapiai, kur galite perskaityti spausdintą ataskaitą ir Teksto puslapiai žiniatinklio versijai, kur galite paryškinti tekstą ir ieškoti jo.

Į Paieška visą šios knygos tekstą, čia įveskite paieškos terminą ir paspauskite Enter .

Dalintis nuoroda į šios knygos puslapį jūsų pageidaujamame socialiniame tinkle arba el. paštu.

Peržiūrėkite mūsų siūloma citata šiam skyriui.

Pasiruošę skaityti neprisijungę? Spustelėkite čia norėdami pirkti ši knyga spausdinta arba parsisiųsti kaip nemokamas PDF, jei yra.


Laboratorijoje užauginta mėsa, patinka jums ar ne

Norėdami peržiūrėti šį straipsnį, apsilankykite „Mano profilis“, tada – „Peržiūrėti išsaugotas istorijas“.

Norėdami peržiūrėti šį straipsnį, apsilankykite „Mano profilis“, tada – „Peržiūrėti išsaugotas istorijas“.

Stovėdamas virtuvėje San Franciske, valstijoje, kurioje foie gras yra neteisėtas, Joshas Tetrickas vis tiek įpjauna į blyškiai pilką paštetą ir užtepa juo ploną duonos gabalėlį. „Tu šiek tiek pagražinai“, – sako jis barzdotam virėjui, nukreipdamas sviesto peilį į lėkštę, – kas čia vyksta?

„Trupučio morkų ir vanilės tyrės“, – sako kulinarė. „Mažasis burokėlis, truputis purslų, kad imituotų žiaurumą, kurį atimame“.

Tetrickas kramto skanėstą. „Nors aš nesu foie ekspertas, – sako jis, – pastaruosius kelis mėnesius valgau šiek tiek daugiau foie už Kalifornijos valstijos, o jų skonis toks, koks turėtų būti.

Skonis kaip foie gras turėtų nes galite pareikšti argumentą, kad tai tikrai nėra foie gras. Kadangi tai nėra įprasta virtuvė – tai ir laboratorija. Tetrick yra prieštaringai vertinamos maisto įmonės „Just“, anksčiau žinomos „Hampton Creek“ pavadinimu, generalinis direktorius, kurios visa valdyba praėjusiais metais pasitraukė. O jo mokslininkai laboratorijoje išaugino mėsą iš ląstelių, inkubuodami jas šiluma ir maitindami maistinėmis medžiagomis. Palyginkite tai su foie gras gavimu senamadišku būdu: priverstinai maitinkite antį ar žąsį, kol jos kepenys padidės iki 10 kartų įprasto dydžio.

Just's tacos, pagaminti iš laboratorijoje užauginto chorizo.

Mokslininkai jau daugelį metų mėsą augino laboratorijose, tačiau „Just“ ir kiti startuoliai, tokie kaip „Finless Foods“, auginanti žuvų mėsą, pastaruoju metu karštligiškai siekė šios vadinamosios „švarios mėsos“. Justas be foie gras vejasi kultūringą chorizo ​​ir kultivuotą grynuolį. Tetrick tvirtina, kad jo startuolis pagaliau padarė šį procesą pakankamai ekonomišku, kad jį būtų galima pateikti į rinką: šių metų pabaigoje, pasak jo, „Just“ oficialiai pristatys dar neatskleistą laboratorijoje užaugintą mėsą – pirmą kartą ši medžiaga pateks į lentynas. .

Mėsos inžinerijos iššūkiai laboratorijoje yra vienas dalykas, bet kitas dalykas yra įtikinti vartotojus nusisukti nuo legendinio valgymo būdo „užmušk ir kepk ant grotelių“. Ir nors lengva įsivaizduoti, kaip laboratorijoje užauginta mėsa būtų geresnė planetai, iš tikrųjų yra mažai duomenų, kurie tai patvirtintų.

Nepriklausomai nuo to, ar jų mėsa šiais metais bus prekiaujama, ar ne, ar jų mėsa skonis, kvepia ir jaučiasi kaip mėsa, artėja švarios mėsos era. (Tiesiog atsisakė leisti mums paragauti jų maisto, sakydamas, kad jis nėra paruoštas vartoti visuomenei.) Netrukus mėsainiai augs ne tik laukuose, bet ir kubiluose. Toliau jūsų T formos kaulai gali būti ne iš karvės, bent jau ne tradicine prasme. Jei tai jus trikdo, žinokite, kad nesate vienas.

Laboratorijoje užaugintos mėsos pažadas nėra nustoti valgyti gyvūnus – tai tiesiog suvalgyti jų daug, daug mažiau. Vien Amerikoje per metus suvartojame 26 milijardus svarų jautienos. Tam reikalinga didžiulė pramoninė gyvulininkystės sistema, kuri kelia problemų planetai. Viena karvė per metus gali suvartoti iki 11 000 galonų vandens. Pasaulyje gyvuliai gali būti atsakingi už 15 procentų šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo. Ir sistema retai turi omenyje gyvūnų interesus.

Tačiau kultivuoti audiniai suteikia galimybę iš kelių ląstelių išauginti daug patiekalų vertos mėsos. Esant tinkamoms sąlygoms laboratorijoje, ląstelės gali būti skatinamos dalytis taip pat, kaip ir kūno viduje – mažinant gamtos išteklių, dujų ir gyvūnų teisių pažeidimus. „Teoriškai iš vieno mažo mėsos gabalėlio galite sukurti neribotą kiekį“, – sako Mike'as Seldenas, „Finless Foods“ generalinis direktorius.

Tikslūs metodai laboratorijose ir įmonėse skiriasi. „Praktiškai tai neveikia pirmą kartą – jūs turite išbandyti daugybę skirtingų dalykų, kad jis veiktų“, – sako Seldenas. Įmonėje „Finless Foods“ jie paima šiek tiek žuvies mėsos ir filtruoja ją, kad rastų tam tikros rūšies ląsteles, ne tiek kamienines ląsteles, kiek kamienines ląsteles.Kaip ląstelės, kurias jie vadina progenitorinėmis ląstelėmis. „Mes ieškome ląstelių, kurios galėtų diferencijuotis į skirtingas linijas“, – sako Seldenas. „Taigi mes ieškome ląstelių, kurios yra kamieninės pakankamai.”

Idėja yra priversti šias ląsteles manyti, kad jos vis dar yra jų savininkės. Taigi, maitindamas jas maistinėmis medžiagomis, tokiomis kaip druskos ir cukrus, Finless gali priversti ląsteles paversti raumenimis, riebalais ar jungiamuoju audiniu. Pagalvokite apie tai kaip apie raugo mieles: kai tik gausite pradinę padermę, galėsite ir toliau gaminti išskirtinę duoną. „Kai kiekviena iš šių įmonių turi ląstelių liniją, – sako Seldenas, – joms niekada nereikės grįžti prie pradinio gyvūno.

Tačiau sukurti tą starterio įtampą yra sunkiau, nei atrodo. Žiniasklaida, kurią šios bendrovės naudoja ląstelėms augti, yra brangi, daugiausia todėl, kad jos ne tik tiekia druskas ir cukrų, bet ir turi ląstelėms duoti baltymų. Paprastai tai daroma naudojant serumus, pagamintus iš gyvūnų kraujo, kurie yra labai, labai brangūs – vos uncija žuvies serumo jums atsieis 850 USD. Ir gyvūnų kraujas tikrai nėra idealus pagrindas naujos rūšies tvariai, be žiaurumo mėsai. (Ypač jei naudojate galvijų vaisiaus serumą, būtent taip ir skamba: kraujas paimtas iš mažų karvių.) Tai jau seniai sulaiko švarios mėsos pramonę.

„Finless“ neatskleis savo terpės sudėties, tačiau teigia, kad nuo rugsėjo mėnesio serumo naudojimas sumažėjo 50 procentų. Taigi reikia ištobulinti terpę, kurioje būtų baltymų be gyvūninio serumo. „Kai pradėsime pardavinėti produktus, neturėsime jokio serumo“, – sako Seldenas. „Tai ne tik dėl viešųjų ryšių ar aplinkosaugos priežasčių. Išlaidų požiūriu to ekonomika visiškai neturi prasmės.

Tai nėra neįveikiama problema. „Teoriškai visi serume esantys pirmtakai ir maistinės medžiagos gali būti sujungti iš izoliuotų šaltinių“, – sako biochemikas ir virėjas Ali Bouzari. Visų pirma, serumas suteikia vadinamųjų augimo faktorių, baltymų, kurie signalizuoja ląstelei dalytis. „Įsivaizduoju, kad yra daug labai tikslių santykių ir komponentų, kurie yra neatsiejami skatinant optimizuotą ląstelių augimą“, – sako jis.

„Just“ Tetrick teigia, kad jo įmonė nulaužė šį kodą. Pasak jo, jų ląstelių terpėje nėra serumo, todėl ji yra daug pigesnė. Kas tiksliai yra tame stebuklingame mišinyje, jie nepasakys.

Jei tai, ką sako Tetrickas, yra tiesa, tai būtų milžiniškas žingsnis į priekį laboratorijoje užaugintos mėsos srityje, kuri smarkiai kovojo su išlaidomis – laboratorijoje užaugintas mėsainis, pristatytas 2013 m., kainuoja 330 000 USD. Tačiau net jei laboratorijose užauginta mėsa yra ekonomiškai tvari šioms įmonėms, tai nebūtinai reiškia, kad ji bus ekologiškesnė už tradicinius gyvulius, kuriuos žmonės valgys.

Švarios mėsos įmonės teigia, kad procesas bus efektyvesnis, nes auginate tik tuos gabalus, kurių reikia žmonėms pamaitinti – be žarnų, akių obuolių ar smegenų. Be didelių gyvulininkystės operacijų, jūs teoriškai galėtumėte išplėsti savo gamybos įrenginius ir sumažinti transportavimo išmetamų teršalų kiekį. Tačiau nedaugelis tyrimų griežtai išnagrinėjo mėsos gamybos in vitro privalumus ir trūkumus.

Tai, ko mokslininkams iš tikrųjų reikia, yra vadinamoji gyvavimo ciklo analizė. Jame būtų pateikti visi dalykai, susiję su maisto gamyba, pavyzdžiui, vanduo, žemė ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas. „Labai lengva pasakyti, pavyzdžiui: „Na, aš nežinau, in vitro nenaudojama tiek žemės, kiek mėsinių galvijų auginimui“, – sako Kalifornijos universiteto gyvūnų genetikė Alison Van Eenennaam. Davis. „Gerai, bet tai tik vienas gyvavimo ciklo analizės komponentas.

Arba galite pasakyti, kad dėl to, kad jūs neturite metano raugančių karvių, sumažinate šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą. Tačiau vienas iš nedaugelio tyrimų, turi Tyrimas, atliktas šia tema, nustatė, kad iš tikrųjų sunaudotumėte daugiau energijos švariai mėsai gaminti, nei augintumėte karves. Galų gale, tai iš esmės yra nauja industrializacijos banga, o tai reiškia, kad turite nuolat įjungti šviesą. Tačiau kitame tyrime nustatyta, kad švari mėsa išliks aukščiausia.

Žinoma, net jei laboratorijoje užauginta mėsa yra ekologiškai ir ekonomiškai tvari, tai netaps de facto gamintojų pasirinkimu. arba vartotojai. Visame pasaulyje gyvulininkystė yra milijardo žmonių, kurie naudoja gyvulius ne tik mėsai, gyvenimo būdas. „Petri lėkštelė negali tiekti mėšlo, negali traukti plūgo ir nėra tiems žmonėms bankininkystės ir prekybos šaltinis“, - sako Van Eenennaam. „Nežinau, kad tai turės didžiulį poveikį besivystančiam pasauliui, kuriame, kaip prognozuojama, didžioji pieno ir mėsos paklausa išaugs per ateinančius 20 metų.


Reguliavimo sistema

PBM reguliuojami panašiai kaip ir kiti negyvūniniai maisto produktai. Jungtinėse Amerikos Valstijose Maisto ir vaistų administracija (FDA), o ypač Maisto saugos ir taikomosios mitybos centras (CFSAN), prižiūri maisto tikrinimą, ženklinimą, pakavimą, importą ir įrenginių saugą. Daugumoje PBM produktų yra paprastų ingredientų, kurie anksčiau buvo patvirtinti žmonėms vartoti. Naujiems ingredientams gali būti taikomi papildomi vertinimo procesai. Pavyzdžiui, sojos leghemoglobinas, pagamintas naudojant genų inžineriją, FDA buvo pripažintas „bendrai saugiu“ ir naudojamas kaip spalvinis priedas17. Europos Sąjungoje (ES) dabartinė politika ir reguliavimas palaiko alternatyvių baltymų inovacijas ir investicijas. 2018 metais Europos Komisija pristatė „ES baltymų planą“, kuriuo skatinama gaminti alternatyvius žmonėms vartoti skirtus baltymus, ir išvardijo esamas ES politikos priemones, kurios „numato galimybes stiprinti ES užaugintų augalinių baltymų plėtrą“. Daugelis naujų PBM produktų yra klasifikuojami pagal Naujų maisto produktų reglamentą, reglamentuojantį „maisto produktus, kurie nebuvo vartojami arba kurių nėra ES iki 1997 m. gegužės 15 d.“ 23 . Australija, Kanada ir Naujoji Zelandija taip pat priėmė teisės aktus, kuriais vadovaujamasi naujų maisto produktų priežiūrai 13 . Maisto ženklinimui taip pat reikalinga vyriausybės priežiūra. 2018 m. Jungtinių Valstijų galvijų augintojų asociacija kreipėsi į Maisto saugos ir tikrinimo tarnybą (FSIS), kad „jautienos“ ir „mėsos“ apibrėžtyse nebūtų įtraukta produktų, kurie nėra tiesiogiai gauti iš auginamų ir paskerstų gyvūnų29. Tokių terminų kaip kepsnys, dešra, šoninė, filė ir kt. vartojimas PBM yra tikrinamas ir ribojamas daugelyje ES valstybių narių.

CBM priežiūra apima gamybos, pakavimo, ženklinimo ir rinkodaros reguliavimą ir stebėjimą. Jungtinėse Valstijose CBM bendrai reguliuos FDA ir Jungtinių Valstijų žemės ūkio departamentas (USDA), remdamiesi 2019 m. departamentų paskelbtu sprendimu30. FDA reguliuos ląstelių izoliaciją, saugojimą, augimą ir brendimą. Nuėmus ląsteles ir audinius, USDA stebės produktus per likusį pardavimo procesą ir prižiūrės ženklinimą 30 . Pastolių medžiagoms gali būti taikomos FDA maisto priedų nuostatos 31 . Net ir bendromis pastangomis bus svarbu panaudoti esamas sistemas, bet ir įgyvendinti naujas reguliavimo procedūras, nes technologija ir toliau tobulėja32,33. Komplikacijų gali kilti, jei įmonės ketina parduoti produktus, kuriuose yra genetiškai modifikuotų (GM) ląstelių. Nors USDA reglamentuoja genetiškai modifikuotus augalus, FDA naujosios gyvūnų vaistų programos nuostatose manoma, kad manipuliavimas DNR patenka į vaisto apibrėžimą ir nurodo FDA GM gyvūnų priežiūrą, tai gali būti aiškinama taip pat taikoma ir GM ląstelėms33. Antrasis susirūpinimas dėl taisyklių yra dėl tikslaus ženklinimo. Panašiai kaip diskusijose dėl PBM ženklinimo, stengiamasi neleisti, kad ląstelių pagrindu pagaminti produktai būtų ženklinami kaip „mėsa“ 29 . Remiantis Federaliniu mėsos inspekcijos įstatymu, kuriame mėsa vadinama „bet kokiu produktu..., pagamintu iš bet kokios mėsos ar skerdenos dalies“, gali būti pateisinama CBM palikti jos formuluotę. Tiesą sakant, Šiaurės Amerikos mėsos institutas teigia, kad ląstelių pagrindu pagaminti produktai greičiausiai patenka į „mėsos“ arba „mėsos šalutinio produkto“ apibrėžimus34. Europoje CBM galėtų būti taikomas Europos Sąjungos naujų maisto produktų reglamentavimo būdui. Nors Maisto saugos tarnyba patvirtino genetiškai modifikuotų maisto produktų gamybą, atsižvelgiant į išsamų saugos vertinimą, daugelis Europos šalių (pvz., Prancūzija, Vokietija, Graikija) uždraudė gaminti ir parduoti GM maisto produktus35.


Kultūrinės mėsos privalumai

Šis naujas mėsos gamybos būdas žadėjo ir spėliojo daug aplinkosaugos, gyvūnų gerovės, žmonių sveikatos ir etinių pranašumų, palyginti su įprastomis mėsos gamybos sistemomis. 1 lentelėje lyginama dabartinė mėsos gamyba su kultivuotos mėsos gamyba, o 2 lentelėje apibendrinti įvairių tyrimų, išaiškinančių įvairius kultivuotos mėsos aspektus, išvados.

Mėsos gamybos būdai
Atributai Dabartiniai metodai Kultūrinės mėsos gamyba
Žemės naudojimas
Dirvožemio erozija
Vandens naudojimas
Vandens tarša
Buveinių ir biologinės įvairovės praradimas
ŠESD emisijos (metano tarnavimo laikas atmosferoje yra 12 metų ir CO2 turi tūkstantmetį atkaklumą) Trumpalaikis poveikis Švari energija
Ilgalaikis poveikis Nešvari energija
Energijos naudojimas Paukštienos gamyba
Kiaulienos gamyba
Jautienos gamyba
Gyvūnų kančios
Gyvulių skerdimas ↓ (Jei naudojama gyvulinė auginimo terpė)
Išlaikomų gyvulių skaičius
Mikrobų sauga
Cheminė sauga (hormonai, augimo reguliatoriai)
Gamybos savikaina
Gamybos laikas
Gamybos vieta Kaimo Urbanizuotas/kaimiškas
Visiškai struktūrizuota mėsa, tokia kaip kepsnys, šonkauliukai ir pan Yra Šiuo metu nėra (maltas arba perdirbtas produktas)
Išskirtiniai ir reti variantai
Manipuliacija / dizainerio mėsa
Maistinė vertė
Reikalingi techniniai įgūdžiai
Reikalingas kapitalas
Vartotojų priėmimas
Gamybos sistemos įvairovė
Nuorodos Ištirti aspektai Išvados
Lynchas ir Pierrehumbertas (2019 m.) Palygino visų laikų auginamos mėsos ir mėsinių galvijų auginimo temperatūros poveikį su 1000 metų ateityje Kultūrinės mėsos gamybos poveikis klimatui dar nėra aiškus ir priklausys nuo to, kokį dekarbonizuotos energijos gamybos lygį pavyks pasiekti, ir nuo specifinio gamybos poveikio aplinkai.
Specht ir kt. (2018 m.) Įvertintos biomedicininės gamybos ir gamybos metodų taikymo galimybės kultivuojamai mėsai kurti Esami biomedicinos pramonės procesai ir produktai yra nepakankami, kad būtų patenkinti kultivuotos mėsos gamybos mastai ir gamybos sąnaudos. Didelės apimties kultivuotos mėsos gamybos technologijos kūrimas tuo pat metu pagerins terapinį ir biomedicininį pritaikymą bei sumažins jų sąnaudas.
Slade (2018 m.) Hipotetinio pasirinkimo eksperimento metu ištyrė vartotojų pageidavimus kultivuotos mėsos mėsainiams Jei kainos būtų vienodos ir mėsainiai būtų vienodo skonio, tik 11% vartotojų pirktų kultivuotą mėsos mėsainį, o 65% - įprastą jautienos mėsainį.
Siegrist ir kt. (2018 m.) Kaip kultivuotos mėsos priėmimą įtakoja suvokiamas natūralumas ir sukeliamas pasibjaurėjimas Siekdami padidinti kultivuotos mėsos pripažinimą, autoriai pabrėžė netechninio būdo, kuris turėtų būti orientuotas ne į gamybą, o į produktą, suteikdamas produkto pranašumus, svarbą.
Bryantas ir Barnettas (2018 m.) Autoriai sistemingai apžvelgė turimą literatūrą, kad vartotojai priimtų kultivuotą mėsą Tyrimas išryškina dažnus vartotojų prieštaravimus, veiksnius, turinčius įtakos priėmimui ir jo demografiniams svyravimams, neapibrėžtumo sritys ir suvokiamą naudą. Autoriai padarė išvadą, kad nors vartotojai neabejotinai suvokia kultivuotos mėsos privalumus aplinkosaugos ir gyvūnų gerovės požiūriu, šie klausimai neturės esminės įtakos jų pirkimo sprendimams.
Stephens ir kt. (2018 m.) Tyrimo metu buvo įvertinti sociopolitiniai, techniniai ir reguliavimo iššūkiai kultivuotos mėsos srityje, remiantis interviu su 70 ekspertų, turima literatūra ir autorių profesine patirtimi. Tyrimas išryškino pagrindinius techninius iššūkius, susijusius su šia technologija, įskaitant auginimo terpę, ląstelių šaltinį, sintetines ir gyvūninės kilmės medžiagas, imituojančias in vivo miogenezės aplinka ir komercinio masto gamyba. Autoriai pabrėžė, kad reikia pripažinti institucinių ir politinių formų, kurias gali įgyti auginamos mėsos pramonė, svarbą.
Aleksandras ir kt. (2017 m.) Tyrimo metu buvo apžvelgtos tradicinių gyvulininkystės produktų alternatyvos ir įvertintas galimas pasaulinių žemės ūkio paskirties žemės poreikių pokytis With higher direct energy requirements and similar conversion efficiency, cultured meat does not appear to offer substantial benefits over poultry meat or eggs
Bekker, Fischer et al. ( 2017 ) The study evaluated the effect of information provision on the explicit and implicit attitude toward cultured meat to understand the consumer acceptance The results showed that the information about a positively perceived sustainable product and the sustainability of this production system can influence the explicit attitude toward this new product. This effect was not merely affect based but was shown to be content based
Bekker, Tobi et al. ( 2017 ) A cross-cultural study was conducted to investigate how study participants from the Netherlands, Ethiopia, and China operationalize the concept of meat and to evaluate the extent to which in vitro meat fits or does not fit into this operationalization Cultured meat was positioned across the symbolic boundaries of meat and was viewed as a technology for the future
Siegrist and Sütterlin ( 2017 ) Significance of perceived naturalness for acceptance of cultured meat Although cultured meat was more humane and environmentally friendly, lack of naturalness associated with this production system might reduce the acceptability of the risk associated with such a product. While evaluating foods, consumers rely on symbolic information that may lead to biased decisions and judgments
Bhat et al. ( 2017 ) Various bioengineering techniques for production of cultured meat and their advantages over conventional meat production A great deal of research is required, and considerably greater technical challenges are there before cultured meat production becomes a commercial reality
Hocquette ( 2016 ) Evaluated if in vitro meat is a real solution for the future There are several technological obstacles that need to be addressed before this product becomes a commercial reality. Public acceptance is going to be one of the major problems and several claimed advantages are questionable.
Zhi-chang, Qun-li, and Lin ( 2015 ) The environmental prospects of cultured meat in China Cultured meat has lowest land use per unit of human digestible energy and unit of protein. Emissions (GHG) associated with cultured meat are lower, whereas the energy use in production is slightly higher than that of current pork production in China
Verbeke, Marcu et al. ( 2015 ) Studied attitude formation and reactions of consumers toward cultured meat through online deliberations and focus group discussions involving 179 meat consumers from the United Kingdom, Portugal, and Belgium While learning about the cultured meat, initial reactions were underpinned by considerations of unnaturalness and feelings of disgust that induced some kind of fear of the unknown. The consumers acknowledged the possible benefits of this technology at the global level and envisaged some direct personal benefits
Kadim et al. ( 2015 ) A review on the prospects and challenges of cultured meat The study highlights certain unresolved issues such as characterization of ethical and social constraints and development of cost-effective culture media devoid of any animal components
Bhat et al. ( 2015 ) Compared the benefits of conventional meat production systems with cultured meat production Cultured meat has potential to contribute towards animal welfare and environment. Public acceptance and the production cost are two most important challenges
Hopkins ( 2015 ) The paper studied how western media has covered 2013 London cultured meat tasting event, particularly in Canada, the United States, and the United Kingdom By overrepresenting and overemphasizing the significance of the reception of cultured meat among vegetarians, the authors argues that Western media gives a distorted picture about the obstacles that are in the path of acceptance for cultured meat. Efforts for promoting this novel product should be based on the empirical psychology of mainstream consumers and empirical demographics of the consumer market
Verbeke, Sans et al. ( 2015 ) Study on the prospects and challenges for consumer acceptance of cultured meat Although vegetarians may not be the ideal primary target group for this novel product as a meat alternative, sensory expectations and price are major obstacles
Hocquette et al. ( 2015 ) A study was conducted to evaluate the various assumptions associated with cultured meat. Study involved educated people, mainly students and scientists, 865 French people, 817 persons worldwide interviewed online, and 208 persons (mainly scientists) interviewed after an oral presentation about cultured meat Educated respondents think that cultured meat is not going to solve the problems associated with conventional meat production. Majority of consumers did not believe cultured meat would be tasty and healthy. Only a minority of respondents (5% to 11%) would accept to eat or recommend cultured meat.
Mattick, Landis, and Allenby ( 2015 ) Study covered a systemic environmental analysis of in vitro mėsos In vitro meat will almost certainly be associated with unforeseen costs and benefits and unintended consequences affecting different stakeholders disproportionately. Assessments of the technology will play a significant role in reducing unintended environmental consequences
Bonny, Gardner, Pethick, and Hocquette ( 2015 ) How cultured meat is going to affect the future of the meat industry Future of cultured meat, although uncertain at this time, will be at least partly decided by the evolution of conventional meat production
Weele and Tramper ( 2014 ) Technical and economic aspects of cultured meat Cultured meat could reduce several problems associated with conventional meat production provided an animal-free growth medium is developed. From societal acceptance and technological stand point, small-scale production appears particularly promising. Production cost was viewed as the main obstacle
Goodwin and Shoulders ( 2013 ) Studied the media coverage of cultured meat in the United States and the European union Media articles about cultured meat generally discuss about its history, benefits, process, time, problems with livestock agriculture, and skepticism. Commonly cited sources of information in these articles included sources from academia, cultured meat researchers, New Harvest, People for the Ethical Treatment of Animals (PeTA), Winston Churchill, Chefs, and restaurant owners
Welin ( 2013 ) Problems and prospects associated with cultured meat Because of its possible merits, it would be a good idea to move the technology of cultured meat forward. The strongest barriers for public acceptance of cultured meat may be its perceived “unnaturalness”
Post ( 2012 ) Studied the challenges and prospects of cultured meat from stem cells Development of cultured meat with exactly same sensorial characteristics as that of the conventional meat is a formidable challenge. A systematic approach is required to maximize the protein synthesis by finding the optimal combination of physical and biochemical conditions for the cells

Pain- and slaughter-free harvest

From the animal suffering point of view, this production system will aim to free itself of all the vicissitudes of animals associated with conventional meat production systems. There should be no animal slaughtering and suffering attached with the product at any stage of production. A small herd of animals would be required to obtain the biopsy for supplying the initial cells for the production.

Designed to be nutritionally balanced and safe

All the ingredients and conditions in the production can be under strict hygienic and quality control and the end-product should be free of any infection, disease, parasites, or chemical contaminants. Larger production units are likely to be managed by robotics. With greater control over the added ingredients, type of cells, and their differentiation under this system, the composition of the developed product can be tailored according to the demands of the consumers. Products with a favorable fatty acid profile (by coculturing) and added minerals and vitamins (added to the media or during processing), such as vitamin C, which are otherwise deficient in meat, could be obtained. Omega 3 fatty acids and other factors such as vitamin B12 that are taken up from the environment, in vivo from blood, could be added during the processing to improve the nutritional status of the product.

Exquisite and rare options

Gamyba in vitro meat does not involve slaughter of animals, which makes it possible to introduce different luxurious options including exotic wild animals in the menu. This meat may be launched initially as a variety of options in chicken, beef, and sea food and later as exotic options such as rhino sausages and snow leopard burgers (Zaraska, 2013 ).

Environmental sustainability and urbanized production

Unlike conventional meat, which is mostly produced around rural areas, cultured meat production units could be established near to or within the cities in proximity to prospective consumers as in vitro meat production has freed itself of massive land and water involvement and feeding schedules and methane production. Ideally, one cell line has the potential to feed the whole world. The batteries for meat production could be extended vertically that would significantly reduce the horizontal space required for production of cultured meat. However, the media waste treatment and disposal at an industrial scale may warrant the use of some extra horizontal space.

Cultured meat production may be established in cities away from green spaces however, this technology is suggested to be more environmentally friendly and green and is believed to significantly reduce the carbon and water foot print associated with meat production. If cyanobacteria were used as the source of energy and nutrients, this new production system would have the potential to reduce 78% to 96% greenhouse gases (GHGs), 82% to 96% of water, and 99% lower land use associated with conventional meat production (Tuomisto & de Mattos, 2011 ). Compared to meat production in Europe, a study conducted by Oxford univ. concluded that the muscle cell production in a culture of cyanobacteria hydrolysate will be associated with 98% lower land use and 80% to 95% lower greenhouse gas emissions (Bartholet, 2011 ). A study conducted by Tuomisto and Roy ( 2012 ) comparing livestock production in Europe with a hypothetical large-scale production of cultured meat, the GHG emissions, water use, and land use was estimated to reduce by two orders of magnitude compared to current meat production practices. Much of the land that would be freed could be returned to the wild that should help reforestation and restoration of endangered species or a sizable portion of this land could be used for other agricultural use, such as growing biofuels. The energy gain involved with this production system depends on what meat product you are comparing it with and is believed to be higher than poultry and pork, but lower than beef (Mattick, Landis, Allenby, & Genovese, 2015 Tuomisto & de Mattos, 2011 ). In a cradle-to-plate life cycle assessment, Smetana, Mathys, Knoch, and Heinz ( 2015 ) compared a range of meat alternatives (mycoprotein-based, plant-based, and dairy-based) and chicken with cultured meat. The method used to assess the environmental impacts in the study included multiple characterization factors such as ozone layer depletion, climate change, human toxicity, ecotoxicity, land occupation, and so on. Except for terrestrial and freshwater ecotoxicity (chicken was leading) and agricultural land occupation, cultured meat had highest impact in most categories owing to its higher level of energy requirements. Overall, it appears that cultured meat has more environmental impact than poultry and plant proteins and less impact than beef and possibly pork.

By relating the emissions of different GHGs to carbon dioxide, all the studies that predicted the environmental footprint of cultured meat uses speculative life cycle assessments based on carbon dioxide equivalent (CO2e) metrics, which may be misleading and provide a poor indication of actual temperature response (Pierrehumbert, 2014 ). There have been some recent advances in the literature that are concerning and directly challenge the claims of cultured meat in environmental sustainability. Recently, a study was conducted by Lynch and Pierrehumbert ( 2019 ) that compared the temperature impact of cultured meat and beef cattle production at all times to 1,000 years in the future, using three different beef production systems and four synthetic meat GHG footprints currently available in the literature. The study revealed that climate impacts of cultured meat production are not clear yet and will depend on the specific environmental footprints of production and what level of decarbonized energy generation can be achieved. Emphasizing the requirement for detailed and transparent life cycle assessment of real production systems for cultured meat, the authors concluded that based on the currently available data, this novel production system does not necessarily give license for unrestrained meat consumption. Thus, the promise of this novel production system to slow climate warming is predicated on an energy revolution. Due to the fact that the carbon dioxide, produced during energy production for making cultured meat, has more long-term effects than the methane produced from cattle, some scientists have warned that cultured meat production could make climate change worse and cause more environmental damage (Cockburn, 2019 McGrath, 2019 ). However, several life cycle assessment studies have suggested that several innovative options could help to reduce the energy consumptions associated with cultured meat production. The environmental impact of the clean meat could be reduced by developing the production systems based on clean energy sources, such as renewable sun and wind energy.

Fast, efficient, and consistent

In comparison to current meat production systems, which takes weeks to months for chicken (5 to 7 weeks for broilers and 18 months for layer hens), months for lamb (6 to 8 months) and pork (5 to 6 months), and years in the case of beef (18 months for beef cattle and 4 years for dairy cows) production (Aussie Abattoirs, 2019 ), time of production will be significantly reduced by culturing the meat in an artificial environment. The cultured meat structure contains no offal or inedible components, which will not only reduce the time of production but also decrease the amount of nutrients required to raise per kilogram of cultured meat. Between 75% and 95% of feed given to animals is lost to animal metabolism and growth of inedible parts such as horns, bones, skin, and so on (Bhat et al., 2015 ). However, almost all inedible animal parts are utilized in some manner and have some value in the current meat production systems. In case of hides, their value increases dramatically as they are manufactured into a variety of leather goods. Other carcass components are utilized in a variety of ways (pet foods, collagen, catguts, bone ash, pharmaceuticals, and so on).

However, production by current methods is affected by external stresses, such as management stress (such as handling) and environmental stress (such as heat or cold) during production or before slaughter, which can seriously affect the production potential (such as weight loss) or quality of meat (such as dark firm and dry (DFD) or pale soft and exudative (PSE)). Culturing of meat in a bioreactor will be independent of such external factors, which will ensure a consistent quality and optimum production under a given set of conditions and will also open new areas of production where the climate or land were otherwise less favorable.

Long-term space explorations and settlements

Cultured meat production may provide an attractive option to produce fresh food for long-term space exploration or situations such as polar settlements when food production is a more economical option than transportation. Bioregenerative life support systems, using living organisms, such as algae, bacteria, higher plants, or animals as the “reactors” to provide life support functions (Schwartzkopf, 1997 ), are considered as a more attractive option for permanent bases and space missions for longer periods (Drysdale, Ewert, & Hanford, 2003 ).

Ritual and vegan meat

Nes in vitro meat does not involve any slaughtering of animals, it should free itself of any ritual link such as Halal, Jhatka, Košerinis, ir taip toliau. However, the initial source of the cells and biopsies to begin with will certainly have an impact on the psyche and decision of the consumers. Some Muslim scholars have stated that if the culture medium and initial cells were halal (myoblasts and media taken from animals considered halal), the developed cultured meat will be permissible by the Islamic law (Billinghurst, 2013 ). Most rabbis agree that if initial cells were taken from a kosher animal slaughtered according to Jewish law, the developed product will be kosher (foods considered permissible by Jewish dietary laws) however, there is no consensus due to disparate nature of the religious certifying bodies (Friedrich, 2017 JTA, 2018 Shurpin, 2018 ).

It is also possible that cultured meat may attract a proportion of those vegetarians who do not eat conventional meat on ethical grounds. However, it's not clear how many vegetarians would abstain from cultured meat because it is essentially still meat. Some vegetarians oppose cultured meat on the premise that it furthers the centrality of meat in our diet. In addition to above advantages, there are other possible benefits such as reduced waste production.


MICROBIOLOGY | Classification of Microorganisms

Microorganisms on Meat

In theory, freshly harvested meat should be relatively free from microorganisms, but microbial numbers detected in aseptically sampled tissues contain some microbes, usually less than 10 cfu kg −1 . There is evidence, however, that these numbers can increase under conditions of stress and if the animal is suffering from an infection, as in the case in Brucella -infected animals. Most meat contamination is from the heavily colonized areas of the animal, such as the skin (fleece) and the gastrointestinal tract, and the type and numbers found will reflect both the animal's indigenous microflora and its environment. The animal hide carries mixed microbial population of micrococci, staphylococci, pseudomonads, yeasts, and molds as well as organisms derived from soil and feces. After dressing and chilling, the surface microbial numbers are typically of the order of 10 2 –10 4 cfu cm −2 and are usually higher in sheep carcasses than in beef, and even higher still in pigs. In some parts of the world, the fur on sheep, cattle and pigs is thoroughly burned soon after slaughtering the animal. Traditionally, the method is used as a way of imparting flavor to the meat, but it should also be lauded and seen as a first step in reducing the microbial numbers on the skin that could otherwise contaminate the flesh. Likewise, after defeathering, in some traditions, birds are flamed before the flesh is cut, and this treatment also greatly reduces the potential contamination of the poultry meat by microbes on the skin.

Species of the genus Brucella are known human pathogens that can cause undulant fever, and are associated with a particular animal host: B. abortus in cattle, B. melitensis in sheep and goats, B. suis in pigs, and B. canis in dogs. Even though the diseases are contracted from close contact with infected animals, they can also be contracted by the consumption of milk, milk products, and meat from these animals.

The processing of poultry is different from red meat, and this has microbiological implications: an active processing plant that can handle 12 000 birds per hour leaves little chance for effective sanitation and favors the spread of microbes between carcasses. After scalding, birds are mechanically defeathered, and a number of studies have suggested that this method actively passes organisms like Salmonella from one carcass to the other. The intestinal tract of poultry also contains high numbers of the human pathogens Salmonella ir Helicobacter (Kampilobakterijos) these are easily passed on and are the two major causes of foodborne illness in the UK. Įdomu, Campylobacter coli ir C. jejuni do not grow at temperatures below 30 °C and only become pathogenic when food contaminated by these bacteria is consumed and the microbes start thriving under the higher human body temperature. Being microaerophillic, they are also able to survive the low-oxygen conditions of modern storage processes.

The first indication of spoilage of meat is the production of off-odors, which become apparent when the microbial numbers in meat reach 10 7 cfu cm −2 . Aerobic storage of chilled red meats, whether covered or uncovered, produces a high redox potential at the meat surface that favors the growth of psychrotrophic aerobes. Nonfermentative Gram-negative rods grow most rapidly, causing spoilage, and the principal genera are Pseudomonas, Acinetobacter, Psychrobacter, Pseudomonas fragi, ir Pseudomonas lundensis. Other microbes that form a minor component of the spoilage microflora are members of the Enterobacteriaceae, such as Serratia liquefasciens ir Enterobacter agglomerans, lactic acid bacteria and the Gram-positive bacterium Brochothrix thermosphacta.

In vacuum-packed meat, the microflora of the meat changes as a result of the accumulation of CO2 and lack of oxygen. This restricts the growth of Pseudomonas, and colonization is dominated by Gram-positives, lactic acid bacteria of the genera Lactobacillus, Carnobacterium, ir Leuconostoc.

The perception of spoilage is subject to a number of influences, particularly social: foods acceptable in some cultures are unacceptable in others. Matured cheeses and game birds (e.g., pheasants) that have been hung for several weeks are seen in some cultures as objectionable, but these same products are treasured and sold for large amounts of money to the affluent in other societies.


Scientific Challenges and Solutions for Cultured Meat Manufacturing

The rising environmental cost of cattle meat production, emergence of multi-drug resistant bacteria from overusing antibiotics in livestock, and pressure from supply chain disruptions during the COVID-19 pandemic are accelerating developments in cultured meat, a form of animal-free meat alternative. Cultured meat is also known as in vitro meat, lab grown meat, cultivated meat, or synthetic meat.

In 2013, Mark Post, PhD, professor at Maastricht University, unveiled the first cultured meat patty grown from cells on television. Seven years later in 2020, Singapore became the first country to approve lab grown chicken bites from Eat Just. As an industry, cultured meat is expected to reach a market size of about $570 million in 2025.

“Cultured meat has the potential to address all of the externalities associated with conventional industrial meat production—from environmental impacts and animal welfare considerations to public health risks associated with zoonotic disease and antibiotic resistance—while ensuring a scalable and secure production system to meet the anticipated growth in demand for animal protein,” says Liz Specht, director of science & technology at the Good Food Institute.

“Cultured meat also ultimately offers the opportunity to create meat products that are more well-defined, tunable, and potentially healthier than meat products today, which are constrained by the biological limitations of the domestic animals from which they are derived.”

Owing to advances in industrial-scale cell culture process, the production of cultured meat has been largely standardized. Typically stem cells are first seeded into extracellular matrix scaffolds usually made of edible biomaterials like collagen and chitin. To support cellular metabolic activities, culture media containing nutrients like glucose and sera are next added to the bioreactor where continual mechanical motion facilitates good diffusion of nutrients and oxygen into and removal of metabolic waste products from the cells. After about 2–8 weeks, the cells grow into tissue layers and can be harvested and packaged.

Challenges in cultured meat production

Several key challenges remain in producing cultured meat including access to (proprietary) cell lines, high raw material cost, animal-source nutrients, and limited manufacturing scale. Despite this, immense progress has been made over the last decade. Here, we discuss the challenges and solutions to deliver cultured meat from a lab bench to a dining table.

Cell lines are commonly used in the biotech industry for production of biological materials including viruses and proteins. For cultured meat, stem cells are used as they can divide indefinitely and can be differentiated into different types of lineages—just like meat from different organs. Adult stem cells can be sourced directly from the parts of animals such as muscles, liver, and adipose tissues. Alternatively, pluripotent stem cells can be obtained from embryos or de-differentiated from fibroblasts into induced pluripotent stem cells.

Scientist wears safety goggles and rubber gloves while holding bottle with sample of cultured meat in hand while analyzing results of an experiment. [SeventyFour/Getty Images] However, it can be costly and time-consuming to develop stem cell lines suitable for cultured meat production. First, cell line engineering requires advanced gene delivery technology. It remains challenging to deliver genes into cells that confer desirable traits like fast biomass accumulation. Conventional methods using viruses introduce viral genes into the host genome while bulk electroporation generally provides low transfection yield.

Emerging transgene-free technology such as microfluidics and nano-structures which can deliver genes at high throughput and efficiency are being developed to overcome this technical limitation. Hur and colleagues recently described an inexpensive (< $1) microfluidic system that makes use of cell stretching to delivery genes into stem cells at a scalable throughput of a million cells/min. Likewise, high aspect-ratio nano-structures can also facilitate efficient, minimally perturbative gene delivery into stem cells.

Second, cell line characterization is not well standardized which can adversely affect quality control. When cells divide more rapidly, there is a higher probability that their genetic content is not stable. For instance, during DNA replication, there can be copy number variations and large insertions or deletions that can lead to undesirable phenotypic and functional changes. Advanced techniques such as single cell genomic and epigenomic sequencing and transcriptomics can reveal differences even among cells belonging to the same cell line to understand stochastic heterogeneity in cells.

Culture conditions can also be modified and coupled with single cell sequencing methods to discover the roles of genes and their impact on cellular phenotypes. As the price of sequencing drops, data from these techniques would likely establish a benchmark to evaluate genetic stability of cell lines for quality control.

Biomaterial scaffold

Scaffolds are extracellular matrix materials that support the anchorage and physiological activities such as differentiation of stem cells. The biophysical properties of scaffolds are crucial to facilitate access to nutrients and oxygen while permitting diffusion of metabolic waste products. Tissue engineers have built on their knowledge in tissue engineering for wounds and organ regeneration for cultured meat production.

There are two general types of scaffold materials—naturally-derived or synthetic. Naturally-derived scaffolds like chitosan and cellulose are edible, biodegradable, food-safe, and cheap. However, as they are derived naturally, there is a greater variation in their properties such as molecular weight and degree of polymerization. This can lead to inconsistencies in how these scaffolds interact with cells. On the other hand, synthetic scaffolds can be chemically programmed into desirable materials with defined properties like porosity and ligand availability. However, as their synthesis process is more complex, the cost is higher and getting regulatory approval is also expected to be harder.

A proposed solution is a hybrid model where naturally-derived biomaterial is used as base material and a small amount of synthetic material is added to enhance the compatibility with cultured cells. Advanced manufacturing methods like 3D printing can also be used to “print” scaffolds with defined properties.

It is extremely difficult to create a thick tissue layer because there is little to no vascularization in cultured meat. Consequently, when the tissue layer becomes too thick, cells at the core of the tissue suffer from a lack of nutrients and oxygen. Computational analyses have been applied to understand the optimal scaffold pore size, topography, and material shape to facilitate vascularization in tissue layers and/or promote nutrient and waste production diffusion.

Checking the product for suitability in the laboratory. [Serhii Akhtemiichuk/Getty Images] According to Hanry Yu, PhD, professor of physiology at the National University of Singapore, there are several other ways to overcome the issue of diffusion in thick cultured tissues.

“First, plunge micro needle arrays into thick tissue layers or incorporate vasculature like perfusable features into scaffold or bioreactor design. Second, use cell-sheet tissue engineering approaches to grow thin enough sheets of tissues and then integrate them into food. Third, adopting bottom-up approach to engineer small tissue building blocks and integrate into food so there is no need to worry about the diffusion limit in thick layers,” says Yu.

Yu, however, stresses that, the dominant voice in the field is using a top-down approach where cells are being seeded into a large piece of scaffold and grown into thick tissue layers. “Based on my experience as a tissue engineer over the last few decades, I don’t foresee that we can use a top-down approach at a cost-effective manner for growing cultured meat,” he adds.

Growth media recipes

As cell lines divide rapidly, growth media needs to be able to supply them with high concentrations of essential nutrients including glucose, amino acids, and vitamins. Commercial growth media is costly, and a lack of better alternative has kept the prices of cultured meat high. In addition, while cultured meat is purported as an animal-free meat alternative, in reality, its production may still require animal source materials such fetal bovine sera. Sera is a complex mixture of multiple types of amino acids, lipids, inorganic mineral, and growth factors that cannot be easily or cheaply manufactured, and this has made it challenging for it to be replaced in cultured meat manufacturing.

Kuo et al., described a culture medium recipe containing fibroblast growth factor 2, transforming growth factor β3 and neuregulin 1 for induced pluripotent stem cells that can be produced with just 3% of the costs of commercial media. Importantly, the medium recipe was able to sustain more than 100 passages of cell division and weekend-free feeding without compromising the differentiation capacity of 34 different types of stem cells.

Through technological developments, researchers are also exploring ways to scale up production of recombinant proteins like growth factors at a lower cost using genetically engineered microbes, fungi, or plants to circumvent animal sources. There are also research groups who have develop growth culture media that is entirely void of serum. Kolkmann and colleagues developed a chemically-defined, serum-free media which supported bovine myoblast proliferation exponentially, albeit not as fast as media with 30% serum content.

Bioreactors provide controlled culture environment such as temperature, pH, and even mechanical motion to optimize cell growth. They are an important element in the cultured meat industry to achieve scalable production to meet consumer demand. Stephens et al., estimated that, for instance, to produce 1 kg of protein from muscle cells, 8 x 10 12 cells would be needed and that would require a stirred tank bioreactor in the order of a few thousand liters.

Although bench-top bioreactors have so far been quite successful in meeting current demand for cultured meat, as the demand increases, greater innovation is warranted in bioreactor design. In addition, most commercial bioreactors are designed for growing suspension cells or cells anchored onto micro-carriers, and not scaffold materials with thick tissue layers. This makes it challenging to directly adapt available designs for cultured meat production due to system incompatibility like diffusion limits.

Nevertheless, past experiences can inform bioreactor designs for cultured meat manufacturing. For instance, it would be beneficial to introduce mechanical agitation such as stirring or wave rocking motion to improve nutrient diffusion. Perfusion bioreactors that continually supply nutrients and remove waste products are also better for growing thick tissue layers. Single-use bioreactors can also be considered to minimize contamination and for quicker and cheaper optimization of culture conditions.

The future of cultured meat

Cultured meat provides a hope that our society can become less reliant on animals for meat, thus reducing the environmental and health impact of animal farming. There are still major scientific challenges including developing quality cell lines, lowering the costs of growth media components, and designing bioreactors for growing thick tissue layers before cultured meat can become a common food product. Nevertheless, there is room for optimism.

“In the past few years, we have seen a rapid acceleration of interest in cultured meat research by academic researchers and startup companies. This emerging field is also increasingly capitalizing on the ability to work collaboratively on pre-competitive research angles that will accelerate the whole landscape. At the Good Food Institute, we facilitate seminars and collaborative networking opportunities and curate resources like research tools directory and directly fund research to address key knowledge gaps and develop open-access research tools,” says Specht.

Sophisticated technology in genetic engineering, biomaterial design and sequencing methods can offer effective technical solutions. Greater scientific solutions are also expected with increasing investments in the science of alternative food. Importantly, beyond the science, for cultured meat to become a common market commodity, challenges in regulations and consumer acceptance must still be overcome.


Nuorodos

Stout, A. J., Mirliani, A. B., Soule-Albridge, E. L., Cohen, J. M. & Kaplan, D. L. Metab. inž. 62, 126–137 (2020).

Rubio, N. R., Fish, K. D., Trimmer, B. A. & Kaplan, D. L. ACS Biomater. Sci. inž. 5, 1071–1082 (2019).

Potter, G. ir kt. One Earth 3, 54–64 (2020).

Specht, L. An Analysis of Culture Medium Costs and Production Volumes for Cultivated Meat (The Good Food Institute, 2020).

Reza Badrossamay, M., McIlwee, H. A., Goss, J. A. & Parker, K. K. Nano Lett. 10, 2257–2261 (2010).


Žiūrėti video įrašą: ფუძემონაცვლე ზმნების წარმოება და მართლწერა (Lapkritis 2024).