Så langt dyrket kjøtt har blitt burgere - Den neste store utfordringen er dyrefrie biff

Så langt dyrket kjøtt har blitt burgere - Den neste store utfordringen er dyrefrie biff
Fremtidens kjøtt kan være ganske annerledes enn fortidens kjøtt. Stanley Kubrick, fotograf, LOOK Magazine Photograph Collection, Library of Congress, Prints & Photographs Division, LC-USZ6-2352., CC BY-ND

Kjøttet du spiser, hvis du er en rovdyr, kommer fra dyremuskler. Men dyr er sammensatt av mye mer enn bare muskler. De har organer og bein som de fleste amerikanere ikke bruker. De krever mat, vann, plass og sosiale forbindelser. De produserer avfall.

Bønder bruker mye energi og ressurser på å dyrke komplekse organismer, noe som skaper avfall i prosessen, bare for å fokusere på lønnsomme kutt av kjøtt de kan høste.

Det ville være lettere, mer humant, mindre sløsende produsere bare de delene folk vil ha. Og med cellebiologi og vevteknikk er det mulig å dyrke bare muskel- og fettvev. Det kalles kultivert kjøtt. Forskere gir celler de samme innspillene de trenger for å vokse, rett utenfor et dyr: næringsstoffer, oksygen, fuktighet og molekylære signaler fra sine celle naboer.

Så langt har forskere gjort kultiverte hauger med celler som kan gjøres om til bearbeidet kjøtt som en burger eller en pølse. Denne kultiverte kjøttteknologien er fremdeles i de tidlige faser av forskning og utvikling, ettersom prototyper er oppskalert og finjustert for å forberede seg på kommersialiseringens utfordringer. Men allerede nå tar bioingeniører den neste tøffere utfordringen: å dyrke strukturerte kjøttstykker som en biff eller en kyllingkotelett.

Hva kjøtt er laget av

Hvis du ser på et stykke rått kjøtt under mikroskopet, kan du se hva du spiser på cellenivå. Hver bit er en matrise av muskel- og fettceller, sammenflettet med blodkar og inngrodd av bindevev.

Muskelcellene er fulle av proteiner og næringsstoffer, og fettcellene er fulle av, vel, fett. Disse to celletypene bidrar til det meste av smak og munnfølelse en rovdyr opplever når du biter i en burger eller biff.

Så langt dyrket kjøtt har blitt burgere - Den neste store utfordringen er dyrefrie biff
Del av kalkun farget for å vise skjelettmuskelvev i cellulært nivå - også kjent som kjøtt. Natalie Rubio

Blodkarene forsyner et dyrs vev med næringsstoffer og oksygen mens det er i live; etter slakting tilfører blodet en unik, metallisk umami-nyanse til kjøttet.

Bindevevet, sammensatt av proteiner som kollagen og elastin, organiserer muskelfibrene i justerte bunter, orientert i sammentrekningsretningen. Dette bindevevet endrer seg under matlaging og tilfører tekstur - og puss - til kjøtt.

Utfordringen for forskere i cellulær landbruk er å etterligne denne kompleksiteten av kjøtt fra bunnen av. Vi kan dyrke muskel- og fettceller i en petriskål - men blodkar og bindevev genererer ikke spontant som i et dyr. Hvordan kan vi konstruere biomaterialer og bioreaktorer for å gi diffusjon av næringsstoffer og indusere organisering slik at vi ender opp med et tykt, strukturert kjøttkutt?

Dyrkede kjøttburgere er det første trinnet

For å lage dyrket kjøtt tar forskere små mengder vev fra en ku, gris eller kylling og tenk på marmor og isolerer individuelle celler. Deretter legger bioingeniører som meg cellene i plastkolber og gir dem næringsstoffer, oksygen og fuktighet mens de huser dem ved kroppstemperatur. Cellene er glade og kan dele seg eksponentielt, og skaper flere og flere celler.

Når de dyrkes på plast, vil cellene fortsette å dele seg til de eksisterer på alt tilgjengelig overflate. Dette resulterer i et overfylt lag som er en celle tykk. Når cellene slutter å dele seg, begynner de å modnes. Muskelceller smelter sammen for å lage lange muskelfibre og fettceller begynner å produsere lipider. Forskere kan kombinere en haug av disse cellene sammen for å lage bearbeidede kjøttprodukter, som burgere, pølser og pølser.

Dyreceller alene kan gjenskape det meste av kjøttopplevelsen. Men uten blodkar og bindevev ender du ikke opp med et organisert, tredimensjonalt vev - og det er det du trenger for strukturerte kuttstykker, som biff, kyllingbryst og bacon.

For å overvinne denne utfordringen kan forskere bruke biomaterialer for å gjenskape strukturen og funksjonen til blodkar (for næring og oksygenoverføring) og bindevev (for organisering og tekstur). Dette forskningsområdet kalles stillasutvikling.

Så langt dyrket kjøtt har blitt burgere - Den neste store utfordringen er dyrefrie biff
Å gi litt struktur for celler å vokse på vil få kultivert kjøtt fra hamburger til biff. Tyler Olson / Shutterstock.com

Stillaser er den hemmelige ingrediensen for biff

Konseptet med stillaser har sin opprinnelse innen feltet vevteknikk for medisinske applikasjoner. Forskere kombinerer celler og stillaser for å produsere funksjonelle biomaterialer for forskning, toksikologiscreening eller implantater.

Disse biomaterialene kan ha forskjellige former - filmer, geler, svamper - avhengig av hvilke egenskaper som ønskes i det resulterende vevet. Du kan for eksempel gjøre det vokse hudceller på en flat kollagenfilm å lage et hudtransplantasjon for å hjelpe brenne ofre eller benceller i en hydroxyapatite svamp for beinregenerering.

For medisinske anvendelser må stillaser generelt være trygge for implantasjon, de må ikke indusere respons fra kroppens immunforsvar, være nedbrytbare og i stand til å støtte cellevekst.

For matapplikasjoner er designhensynene til stillaser forskjellige. De bør fremdeles støtte cellevekst, men det er også viktig at de er billige, spiselige og miljøvennlige å produsere. Noen vanlige biomaterialer for matvarer inkluderer cellulose fra planter, et karbohydrat kalt kitosan fra sopp og et karbohydrat kalt alginat fra alger.

Her er en “oppskrift” på kultivert kjøtt som jeg har jobbet med på laboratoriet. Lag først et passende stillas. Isolere kitosan fra sopp og oppløs det i vann for å lage en tyktflytende gel. Sett gelen i et rør og utsett den ene enden for et kaldt stoff, som tørris eller flytende nitrogen. Hele gelrøret fryser sakte og begynner ved den kalde enden. Den frosne gelen kan deretter frysetørkes ved vakuum å trekke på gelen ved veldig lave temperaturer, til slutt tilveiebringe et tørt svamplignende materiale. De retning fryseprosess skaper en svamp med små, lange, justerte porer som ligner et knippe sugerør - og også muskelvev.

Så langt dyrket kjøtt har blitt burgere - Den neste store utfordringen er dyrefrie biff
Den forenklede prosessen for å lage en kitosan-svamp med justerte porer. Natalie Rubio, CC BY-ND

I stedet for å dyrke kjøtt på flat plast, kan du overføre cellene til denne tredimensjonale svampen for å gi mer overflate for dyrking av tykkere vev. Porene kan også bidra til å distribuere næringsstoffer og oksygen i hele vevet. Så langt med denne teknikken har laboratoriet mitt vært i stand til å produsere små kjøttbiter som er mindre enn en centimeter kvadrat - litt lite til en cookout men en sterk start.

Andre stillasmuligheter inkluderer dyrking av celler i alginatbaserte fibre, geler eller svamper. Eller teknikere kan skylle planteceller av planter i en prosess som kalles desellularisering og repopulere celluloserammen som er igjen med dyreceller.

Når forskere har funnet materialer og metoder som fungerer veldig bra, vil vi jobbe med å lage større partier. På det tidspunktet vil det være et spill å skalere opp prosessen og få ned kostnadene slik at kultiverte kjøttprodukter kan være kostnadskonkurransedyktige med oppdrettede kjøttprodukter.

Det er alltid spennende å se oppstartsbedrifter debutere sine kultiverte kjøttboller, pølser og burgere. Men jeg ser frem til det som kommer videre. Med litt mer forskning, tid, finansiering og flaks, vil den kultiverte kjøttmenyen 2.0 inkludere biff og svinekoteletter mange rovdyr kjenner og elsker.Den Conversation

om forfatteren

Natalie R. Rubio, Ph.d.-kandidat i Cellular Agriculture, Tufts University

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonettwitter-iconrss-ikonet

Få den siste via e-post

{Emailcloak = off}