• ← Торговая площадка 💰
  • Мы в Telegram

Стейк из пробирки: как выращивают мясо в лабораториях

Мясная индустрия

Ученые уже много лет активно ищут способы решить проблемы экологии и потенциального дефицита пищи, с которым человечество может столкнуться уже через 30-40 лет. Одним из актуальных направлений здесь является производство лабораторного мяса. К таким проектам сегодня достаточно большое внимание, на их реализацию выделяются огромные капиталы.

Определенные результаты, указывающие на перспективность этого направления, уже достигнуты. Вместе с экспертами Foodbay давайте разберемся, как делают искусственное мясо, насколько оно безопасно, каковы перспективы развития такого продуктового инжиниринга.

Принципиальная разница между вегетарианским и лабораторным мясом

Прежде чем углубляться в тему, давайте обозначим ее границы. В рамках этой статьи мы будем говорить именно о мясе, выращенном в пробирке. То есть фактически это остается продукт животного происхождения.

Другая активно развающаяся отрасль – мясозаменители на растительной основе, о которых пока не слышали разве что единицы. Немало компаний и стартапов по всему миру пытаются найти ту комбинацию белков растений, вкусовых добавок и технологий, которые в комплексе дадут продукт, максимально похожий на обычное мясо. Успехи в этом сегменте, безусловно, есть, но до прямой конкуренции с мясной промышленностью еще очень далеко. Как минимум, достоверно воспроизвести вкус, консистенцию мясного куска, да и к тому же обеспечить приемлемую цену продукта пока не удалось ни одному проекту.

Выращивание мышечных волокон в лаборатории, на наш взгляд, выглядит куда более реалистичным с точки зрения правдоподобности. Как минимум, здесь в пробирках выращивают именно животную ткань, а не преобразуют в нее растительное сырье. Так что такой продукт однозначно ближе к привычному нам мясу.

Зачем искать альтернативу привычному животноводству?

Причины здесь кроются не столько в стремлениях к инновациям, сколько в низкой рациональности имеющейся животноводческой системы:

Под пастбища сегодня отведено более 30% полезной площади суши

Для сравнения: все остальные сельхознаправления занимают всего лишь 4%. Причем под скотоводство зачастую отводятся земли на месте вырубленных лесов. Примерно 70% джунглей Амазонки были ликвидированы как раз с этой целью.

Животноводческий сектор производит порядка 18% парниковых газов, “виновных” в глобальном потеплении

1 корова производит от 70 до 120 кг метана в год. По негативному эффекту это аналогично 12500 км пробега на среднестатистической машине. Причем коров в мире примерно на 25% больше, чем автомобилей (1.2 млн против 1.5 млн).

Традиционное мясопроизводство экономически малоэффективно

Чтобы корова набрала 1 кг мышечной массы, ей требуется около 40 кг корма и примерно 4000 л воды с учетом ее расхода на полив кормовых плантаций. Эксперты говорят, что на выращивание говядины тратится в 20 раз больше продовольствия, чем нужно для избавления от голода в глобальных масштабах.

Людей становится все больше – скоро у планеты попросту не хватит ресурсов

Один из сторонников лабораторного мяса Билл Гейтс говорит, что после того как население перешагнет за планку в 9.6 млрд, на Земле просто не будет достаточно пресной воды, чтобы обеспечить такую ораву мясом. И тут варианта 2: либо человечеству массово переходить на вегетарианство, либо искать новые способы получения мясопродукции.

В то же время уже нынешние технологии производства искусственного мяса, если продуктивность привести к “единому знаменателю”, используют в 100 раз меньше площадей и потребляют в 5-6 раз меньше воды. После их “шлифовки” и широкого распространения животноводство будет вырабатывать на 80-95% меньше парниковых газов, потреблять до 45% меньше энергии и до 80-95% меньше воды. Такие прогнозы выдвигают ученые Оксфордского университета. Так что да, направление это действительно актуально и перспективно.

Купить оборудование для мясопереработки

Как делают искусственное мясо?

Как уже отмечено, базой для выращивания мышечной ткани выступают натуральные животные клетки. Но их требуется минимум, поэтому само животное фактически остается невредимым. В этом еще один плюс лабораторного мяса – этичность.

Чтобы ускорить процесс “созревания” мяса, используются клетки, склонные к активному росту:

– стволовые клетки, извлекаемые из эмбриона;
– стволовые клетки взрослой особи;
– клетки-миосателлиты и миобласты – ключевые участники развития мышц у животных, в том числе и у человека.

При дальнейшем развитии животное на этом этапе могут заменить взятые ранее и сохранившиеся в требуемом состоянии клетки – однако пока всегда используются именно животные.

Дальнейший процесс строится по одной из двух технологий:

– выращивается простая совокупность клеток, похожих на детали конструктора;

– формируется полноценная мышечная структура – для этого необходимо объединить отдельно растущие клетки в цельную ткань.

Вторая технология значительно более трудоемкая, чем первая. Причина не только в дополнительных этапах, но и в специфике самой мышечной ткани. У всех видов животных она формируется из мышечных волокон – вытянутых многоядерных клеток. Сами по себе волокна не способны к делению. Для их роста необходимо, чтобы более простые клетки сливались в более сложную структуру.

Теоретически можно изъять такие клетки, поместить их в благоприятные условия чашки Петри или специального реактора – и получить из них новые мышечные волокна. Однако такая теория слишком примитивна и не учитывает массу факторов. Прежде всего, рост мышечной ткани невозможен без достаточного питания. Клеткам нужна энергия и питательные вещества, кислород, система очистки от продуктов метаболизма – следовательно, нужно локально имитировать кровеносную систему. Кроме того, для формирования реального куска мяса нужно придать клеткам определенную форму-скелет. Кроме того, в мышечном росте участвуют и другие клеточные формы, выполняющие роль службы поддержки.

Главная проблема здесь в том, что клетки и даже волокна мышц нельзя банально растягивать до желаемого размера. Чтобы они росли, требуются огромные вложения энергии, времени, денег. Да, на получение первого лабораторного бургера в 2013 году потратили 325 тысяч долларов, а сегодня подобные продукты уже продаются в ресторанах за 11 долларов – удешевление в 30 000 раз. С большой вероятностью скоро синтетическая котлета с идеальным балансом БЖУ станет дешевле котлеты из традиционного фарша. С этого момента развитие лабораторного мясоводства будет уже неостановимо. Однако пока что изготовление мяса в пробирках (на самом деле в чашках Петри) обходится очень дорого.

В общем виде выращивание куска мяса из клеток выглядит следующим образом:

• К клеточной массе добавляют специальный протеиновый комплекс, без которого рост тканей невозможен.

• Обработанный субстрат культивируют в специальном биореакторе. Он заменяет собой кровеносную систему и обеспечивает клетки питательными веществами. Наиболее эффективной питательной средой для роста мышечной ткани является плазма крови, в особенности добытая из эмбриона, с добавлением сахаров, аминокислотного комплекса, минералов, витаминов.

• Для правильно развития создается определенное давление, имитирующее естественные условия, подается кислород, обеспечивается физиологически правильная температура.

Чем точнее смоделированы условия, тем активнее будут расти мышцы.

Чтобы выращиваемый кусок мяса походил именно на настоящий кусок, то есть был объемным, ученые создают своего рода каркас. В перспективе нужно будет найти для этого максимально естественный вариант, который будет подвижным, что обеспечит растяжение растущих волокон. На текущем этапе развития технологий эта задача не приоритетная – однако все эксперты согласны с тем, что без такого “скелета” получить действительно правдоподобный стейк или хотя бы котлету не удастся. Те скопления мясных клеток, которые вырастают в чашках Петри, хоть и похожи по вкусу и цвету, но разительно отличаются по структуре текстуре. И не в лучшую сторону.

Разработки каркасов для ращения мяса ведутся уже давно. В 2001 году группа ученых из Амстердама запатентовала технологию биологической матрицы на коллагеновой основе. Причем за введение в матрицу коллагена тут отвечают сами мышечные волокна. То есть такой подход дополнительно автоматизирует процесс формирования мяса. Готовую биоматрицу остается только залить питательной средой – это даст мощный толчок клеточному размножению.

Схожих результатов немногим позже добились и американские исследователи. Здесь на комплексной основе удалось получить не только правдоподобную мышечную ткань, но и жировую. Более того, технология была протестирована на разных видах животной продукции – ученые успешно создали достоверную имитацию не только говядины, но и курицы, и даже рыбы.

Во всех описанных нами технологиях участие животных по-прежнему неизбежно. От них получаются и сами клетки, из чего делают искусственное мясо, и питательный субстрат. Однако в перспективе использование животных теоретически можно будет свести к минимуму:

– клетки клонировать либо растить отдельно;
– в питающем растворе заменить плазму иным компонентом.

По словам исследователей, когда технология будет полностью отшлифована, она позволит за 2 месяца получать из 10 свиных клеток до 50 тонн вполне правдоподобного мяса.

ВАЖНО: ни одна из практикуемых сегодня технологий клеточного выращивания мяса не предполагает использование технологий генной инженерии.

Коммерческий подход к лабораторному мясу

Технологии синтезирования мясных волокон развиваются сейчас не только в стенах лабораторий – они уже активно коммерциализируются. И вот лишь несколько примеров.

Несколько лет назад компания Memphis Meats объявила о старте проекта по искусственному выращиванию курятины. Надо отдать должное, фуд-инженеры из “Мемфис Митс” оказались в своей области пионерами: они первыми сумели получить куриное мясо в условиях лаборатории. Причем целью компании было получить не просто кусок курятины, а полноценный наггетс. Выхода за рамки проекта тут не было: наггетс планировалось получить из стволовых клеток живой курицы – так что де-факто такие наггетсы можно признать мясом. В то же время процесс получения целевого продукта по технологии Memphis Meats оказался куда более экономичным и экологичным. Поэтому среди сторонников бренда быстро набралось немало экологически активных людей.

Осенью 2021 года “Мемфис Митс”, правда, уже переименованная в Upside Foods, открыла первый на планете полноценный завод для культивирования искусственного мяса. Компания укомплектовала комплекс оборудованием собственной разработки, в котором можно выращивать не только курятину, но и говядину, и морепродукты. Технология работы завода практически полностью автоматизирована: для обслуживания предприятия площадью почти 5 000 кв.м достаточно 50 человек. На стартовом этапе производственная мощность проекта составляла 22 тонны биосинтезированного мяса в год. После завершения же всех оптимизационных процессов производительность, как говорит основатель и главный идеолог Upside Foods Ума Валети, должна вырасти почти в 6 раз – до 181 тонны высококачественного мяса.

Впрочем “Апсайд Фудс” – далеко не единственный игрок на этом поле. И далеко не самый успешный. В том же 2021 году стартап Future Meat Technologies представил искусственно выращенную в биореакторах куриную грудку себестоимостью $1.70 – дешевле натуральной! Для сравнения: стоимость наггетсов от Memphis Meat составляла $1000 – то есть лабораторная курятина подешевела за несколько лет почти в 600 раз!

Представители FMT заявляют, что разработанная ими технология обладает массой преимуществ перед традиционным птицеводством:

По производительности она превосходит отраслевой стандарт в 10 раз

– Выделяется на 80% меньше парниковых газов.
– Занимаемая территория составляет всего 1% от площади традиционной птицефермы аналогичной мощности.
– Расход воды уменьшен на 96%.

Причем развитие проекта Future Meats Technologies идет очень высокими темпами. В феврале 2021г. стартап объявил, что цену удалось лабораторной грудки снизилась до $7,50. В июне израильские фудтех-гении запустили в Реховоте первый в мире завод по культивированию мяса в лабораторных условиях. После этого куриная грудка от FMT подешевела еще сильнее – до $3.90. А к концу декабря цена упала до $1.70 – 5-кратное удешевление за 11 месяцев! Причем себестоимость выращивания 1 фунта обычной курятины на конец 2021 года составляла примерно $7.70 – а в середине года и вовсе $18.

Из проектов “на будущее” стоит отметить намерение американской компании Good Meat запустить до конца 2024 года самый крупный комплекс для выращивания клеточного мяса. Он будет включать в себя 10 4-уровневых биореакторов на 250 тысяч литров каждый. Компания планирует к 2026 году выйти на годовую производительность в 11 800 тонн, а уже к 2030 году повысить ее до 13 700 тонн. В гигантских биореакторах Good Meat собирается культивировать говяжье и куриное мясо на основе биоматериала, взятого из специального созданного банка.

Важная особенность проекта Good Meat в том, что она первой среди почти 200 компаний по производству “пробирочного мяса” получила все необходимые допуски и сертификаты для вывода продукции на потребительский рынок.

Безопасно ли лабораторное мясо?

Вопрос актуальный, от ответа на него будет зависеть, насколько быстро примет общественность новый продукт. На первых порах искусственно выращенное мясо закономерно встретилось с массивным сопротивлением. Впрочем, если разобраться, такая пища по многим показателям чище и безопаснее, чем выращиваемая традиционным способом.

Согласно статистике эко-организации EWG, в одних только Соединенных Штатах порядка 65-70% всех производимых антибиотиков потребляется скотоводством. А тот факт, что такие соединения накапливаются в мясе и потом попадают в человеческий организм, доказан уже давно. Лабораторное же мясо, поскольку выращивается в стерильной среде, не нуждается в антибиотической защите. По этой же причине в таком продукте гарантированно отсутствуют паразиты и возбудители различных болезней.

Еще один плюс лабораторных условий – возможность создавать по-настоящему “полезное” мясо с идеальным содержанием жира. Для многих мясопродуктов, например, для рубленых котлет, жир является одним из ключевых компонентов – без него не получить требуемую текстуру, сочность и вкус. В условиях биореакторов можно контролировать не только концентрацию жира, но и его состав. Например, сдерживать синтез насыщенных жирных кислот и стимулировать образование более полезных жиров типа Омега-3. Более того, таким способом можно добиться максимально равномерного распределения жира по куску мяса, что позволит более точно определять калорийность рациона и соблюдать идеальный БЖУ-баланс.

О каких-либо побочных эффектах от потребления культивированного мяса говорить пока еще не время. Клинические исследования его влияния на здоровье будут возможны только после массового выхода таких продуктов на рынок. Впрочем, учитывая стерильное происхождение и собранный на клеточном уровне состав, едва ли можно говорить о какой-то существенной опасности.

Слабым местом в цепочке поставок может оказаться транспортировка. Малейшее нарушение условий хранения и перевозки будет чревато порчей изначально стерильного продукта. Через поврежденную упаковку на мясо могут попасть болезнетворные бактерии, устойчивости к которым ввиду лабораторного происхождения не будет. Так что перед выпуском такой продукции на рынок производителям придется досконально проработать вопросы доставки и хранения.

Еще один момент по поводу “чистого” статуса такого мяса. Если говорить предметно, то это не совсем правда. При выращивании мышечных волокон используется множество дополнительных компонентов:

• консерванты, предотвращающие появление грибка;
• коллаген;
• полисахариды вроде ксантановой камеди;
• растительный спирт маннит и другие.

Так что говорить о полной натуральности такого мяса не приходится. Впрочем, не забываем и об обилии добавок, которые получают коровы, свиньи, куры и т.д.

Проблемы развития технологий выращивания мяса в пробирке

В целом это направление развивается достаточно интенсивно, каждое новое достижение здесь открывает перспективы дальнейших улучшений. Однако нельзя сказать, что проблем тут вообще нет. Они есть, причем существенные. Первоочередная задача, над которой работают исследователи, – снижение себестоимости лабораторного мяса. Однако есть и другие насущные вопросы:

Низкая скорость деления клеток.

Естественных темпов для промышленных объемов производства недостаточно, поэтому отрасли требуется безопасный и эффективный способ разгона клеточного размножения.

Потребность в отдельной биосреде для каждого вида продукта.

Той же говядине и, например, лососине требуются кардинально различающиеся условия выращивания. Следовательно, для вывода тканевого инжиниринга на рельсы массового производства необходимо разработать и протестировать питательные среды для каждого вида скота, птицы, рыбы.

Зависимость от животных.

Технология мяса из пробирки позиционируется как альтернатива традиционному животноводству – однако она все еще не научилась обходиться без животных. То есть для работы биореакторных комплексов все равно придется сохранять значительное поголовье скота. Выходом из такой ситуации потенциально может стать автономное синтезирование биоматериала на основе единоразово взятых образцов.

Сложность создания идеальной системы выращивания.

При всех технологических достижениях до сих пор не удалось получить механизм питания, который был бы столь же эффективен, как и природная кровеносная система.

Кроме того, как мы уже отметили, еще остро стоит вопрос безопасности культивированного мяса для человека. Исследователи отмечают, что оно в отдельных случаях может стать сильным аллергеном. Неизбежное пока использование дополнительных компонентов только повышает эту вероятность.

В целом же не вызывает сомнения, что данное направление будет активно развиваться. Сюда уже вложены колоссальные капиталы, которые как минимум необходимо окупить. Да и в целом для стабильно прирастающего населения и потихоньку иссякающих ресурсов планеты выращиваемое в биореакторах мясо может стать едва ли не единственным выходом из весьма вероятного эко-продовольственного кризиса.

Купить сырье для пищевой индустрии

Оцените статью
FoodbayBlog: онлайн-журнал о пищевой индустрии, сельскохозяйственной промышленности, производстве продуктов и оборудования
Добавить комментарий
  1. Svetlana1308

    Удивительно, но лет десять назад такая новость звучала бы, как что-то фантастическое, а в наше время никто даже не удивляется, что создано искусственное мясо.

X