Thịt đã được nuôi cấy rất xa đã trở thành bánh mì kẹp thịt - Thách thức lớn tiếp theo là bít tết không có động vật

Thịt đã được nuôi cấy rất xa đã trở thành bánh mì kẹp thịt - Thách thức lớn tiếp theo là bít tết không có động vật
Thịt của tương lai có thể hoàn toàn khác với thịt của quá khứ. Stanley Kubrick, nhiếp ảnh gia, Bộ sưu tập ảnh Tạp chí LOOK, Thư viện Quốc hội, Phòng In & Ảnh, LC-USZ6-2352., CC BY-NĐ

Thịt bạn ăn, nếu bạn là động vật ăn thịt, đến từ cơ bắp động vật. Nhưng động vật bao gồm rất nhiều thứ chứ không chỉ là cơ bắp. Họ có nội tạng và xương mà hầu hết người Mỹ không tiêu thụ. Họ yêu cầu thực phẩm, nước, không gian và kết nối xã hội. Họ sản xuất chất thải.

Nông dân dành nhiều năng lượng và tài nguyên để phát triển các sinh vật phức tạp, tạo ra chất thải trong quá trình, chỉ để tập trung vào việc cắt giảm lợi nhuận của thịt mà họ có thể thu hoạch.

Nó sẽ dễ dàng hơn, nhân văn hơn, ít lãng phí hơn, chỉ sản xuất những phần mà mọi người muốn. Và với sinh học tế bào và kỹ thuật mô, có thể chỉ phát triển mô cơ và mô mỡ. Nó được gọi là thịt nuôi cấy. Các nhà khoa học cung cấp cho các tế bào cùng một đầu vào mà chúng cần để phát triển, ngay bên ngoài một loài động vật: chất dinh dưỡng, oxy, độ ẩm và tín hiệu phân tử từ các tế bào lân cận.

Cho đến nay các nhà nghiên cứu đã nuôi cấy các tế bào có thể biến thành thịt chế biến như bánh mì kẹp thịt hoặc xúc xích. Công nghệ thịt được nuôi cấy này vẫn đang trong giai đoạn đầu của nghiên cứu và phát triển, vì các nguyên mẫu được nhân rộng và tinh chỉnh để chuẩn bị cho những thách thức của thương mại hóa. Nhưng các nhà sinh học đã tham gia vào thử thách khó khăn hơn tiếp theo: trồng những miếng thịt có cấu trúc như bít tết hoặc thịt gà cốt lết.

Thịt làm bằng gì

Nếu bạn nhìn vào một miếng thịt sống dưới kính hiển vi, bạn có thể thấy những gì bạn đang ăn ở cấp độ tế bào. Mỗi vết cắn là một ma trận của các tế bào cơ và mỡ, xen kẽ với các mạch máu và được kích thích bởi các mô liên kết.

Các tế bào cơ chứa đầy protein và chất dinh dưỡng và các tế bào mỡ chứa đầy, tốt, chất béo. Hai loại tế bào này góp phần vào hầu hết hương vị và miệng - cảm nhận một trải nghiệm ăn thịt khi cắn vào một chiếc burger hoặc bít tết.

Thịt đã được nuôi cấy rất xa đã trở thành bánh mì kẹp thịt - Thách thức lớn tiếp theo là bít tết không có động vật
Phần của gà tây nhuộm màu để hiển thị mô cơ xương tổ chức cấp tế bào - còn được gọi là thịt. Natalie Rubio

Các mạch máu cung cấp cho mô của động vật các chất dinh dưỡng và oxy khi nó còn sống; sau khi giết mổ, máu thêm một sắc thái độc đáo, kim loại, umami vào thịt.

Các mô liên kết, bao gồm các protein như collagen và elastin, tổ chức các sợi cơ thành các bó thẳng hàng, định hướng theo hướng co lại. Mô liên kết này thay đổi trong khi nấu và thêm kết cấu - và xương sụn - vào thịt.

Thách thức đối với các nhà nghiên cứu nông nghiệp tế bào là mô phỏng sự phức tạp của thịt từ dưới lên. Chúng ta có thể phát triển các tế bào cơ và mỡ trong đĩa petri - nhưng các mạch máu và mô liên kết không tự sinh ra như khi chúng làm ở động vật. Làm thế nào chúng ta có thể thiết kế các vật liệu sinh học và phản ứng sinh học để cung cấp sự khuếch tán chất dinh dưỡng và tạo ra tổ chức để chúng ta kết thúc với một miếng thịt dày, có cấu trúc?

Bánh mì kẹp thịt nuôi cấy là bước đầu tiên

Để tạo ra bất kỳ loại thịt nuôi cấy nào, các nhà nghiên cứu lấy một lượng mô nhỏ - cỡ bằng đá cẩm thạch - từ một con bò, lợn hoặc gà và phân lập các tế bào riêng lẻ. Sau đó, các nhà sinh học như tôi đặt các tế bào vào bình nhựa và cung cấp cho chúng chất dinh dưỡng, oxy và độ ẩm trong khi chứa chúng ở nhiệt độ cơ thể. Các tế bào hạnh phúc và có thể phân chia theo cấp số nhân, tạo ra ngày càng nhiều tế bào.

Khi được trồng trên nhựa, các tế bào sẽ tiếp tục phân chia cho đến khi chúng tồn tại trên tất cả các diện tích bề mặt có sẵn. Điều này dẫn đến một lớp đông đúc dày một ô. Một khi các tế bào ngừng phân chia, chúng bắt đầu trưởng thành. Các tế bào cơ kết hợp với nhau để tạo ra các sợi cơ dài và các tế bào mỡ bắt đầu sản xuất lipid. Các nhà nghiên cứu có thể kết hợp một loạt các tế bào này với nhau để tạo ra các sản phẩm thịt chế biến, như bánh mì kẹp thịt, xúc xích và xúc xích.

Các tế bào động vật một mình có thể sao chép hầu hết các kinh nghiệm thịt. Nhưng không có mạch máu và mô liên kết, bạn sẽ không có mô ba chiều có tổ chức - và đó là những gì bạn cần cho các miếng thịt có cấu trúc, như bít tết, ức gà và thịt xông khói.

Để vượt qua thách thức này, các nhà khoa học có thể sử dụng vật liệu sinh học để tái tạo cấu trúc và chức năng của các mạch máu (để truyền chất dinh dưỡng và oxy) và mô liên kết (cho tổ chức và kết cấu). Khu vực nghiên cứu này được gọi là phát triển giàn giáo.

Thịt đã được nuôi cấy rất xa đã trở thành bánh mì kẹp thịt - Thách thức lớn tiếp theo là bít tết không có động vật
Cung cấp một số cấu trúc cho các tế bào phát triển sẽ nhận được thịt nuôi cấy từ hamburger đến bít tết. Tyler Olson / Shutterstock.com

Giàn giáo là thành phần bí mật cho bít tết

Khái niệm về giàn giáo bắt nguồn từ lĩnh vực kỹ thuật mô cho các ứng dụng y tế. Các nhà khoa học kết hợp các tế bào và giàn giáo để tạo ra các vật liệu sinh học chức năng cho nghiên cứu, sàng lọc độc tính hoặc cấy ghép.

Những vật liệu sinh học này có thể có các dạng khác nhau - màng, gel, bọt biển - tùy thuộc vào đặc tính nào được mong muốn trong mô kết quả. Ví dụ, bạn có thể phát triển tế bào da trên một màng collagen phẳng để tạo ra một mảnh ghép da để giúp đốt nạn nhân hoặc các tế bào xương trong một miếng bọt biển hydroxyapatite để tái tạo xương.

Đối với các ứng dụng y tế, giàn giáo nói chung cần phải an toàn để cấy ghép, không được tạo ra phản ứng từ hệ thống miễn dịch của cơ thể, có thể phân hủy và có khả năng hỗ trợ sự phát triển của tế bào.

Đối với các ứng dụng thực phẩm, việc xem xét thiết kế của giàn giáo là khác nhau. Họ vẫn nên hỗ trợ sự phát triển của tế bào, nhưng điều quan trọng là chúng không tốn kém, ăn được và thân thiện với môi trường để sản xuất. Một số vật liệu sinh học phổ biến cho các ứng dụng thực phẩm bao gồm cellulose từ thực vật, carbohydrate gọi là chitosan từ nấm và carbohydrate gọi là alginate từ tảo.

Dưới đây là một công thức nấu ăn của người Hồi giáo cho thịt được nuôi cấy mà tôi đã làm việc trong phòng thí nghiệm. Đầu tiên, tạo một giàn giáo thích hợp. Cô lập chitosan từ nấm và hòa tan trong nước để tạo ra một loại gel nhớt. Đặt gel vào ống và để một đầu tiếp xúc với chất lạnh, như đá khô hoặc nitơ lỏng. Toàn bộ ống gel sẽ từ từ đóng băng, bắt đầu từ đầu lạnh. Gel đông lạnh sau đó có thể được làm đông khô bằng cách hút chân không trên gel ở nhiệt độ rất thấp, cuối cùng tạo ra một vật liệu giống như bọt biển khô. Các quá trình đóng băng định hướng tạo ra một miếng bọt biển với các lỗ nhỏ, dài, thẳng hàng giống như một bó ống hút - và cả mô cơ.

Thịt đã được nuôi cấy rất xa đã trở thành bánh mì kẹp thịt - Thách thức lớn tiếp theo là bít tết không có động vật
Quá trình đơn giản hóa để tạo ra một miếng bọt biển chitosan với lỗ chân lông thẳng hàng. Natalie Rubio, CC BY-NĐ

Sau đó, thay vì phát triển thịt trên nhựa phẳng, bạn có thể chuyển các tế bào sang miếng bọt biển ba chiều này để cung cấp thêm diện tích bề mặt để phát triển mô dày hơn. Các lỗ chân lông cũng có thể giúp phân phối chất dinh dưỡng và oxy trên khắp các mô. Cho đến nay với kỹ thuật này, phòng thí nghiệm của tôi đã có thể tạo ra những miếng thịt nhỏ hơn một cm vuông - một chút nhỏ để nấu ăn nhưng khởi đầu mạnh mẽ.

Các khả năng khác của giàn giáo bao gồm các tế bào đang phát triển trong các sợi, gel hoặc bọt biển dựa trên alginate. Hoặc kỹ thuật viên có thể rửa sạch tế bào thực vật khỏi thực vật trong một quy trình gọi là decellularization và tái tạo khung cellulose bị bỏ lại với các tế bào động vật.

Khi các nhà nghiên cứu tìm thấy các vật liệu và phương pháp hoạt động thực sự tốt, chúng tôi sẽ tạo ra các lô lớn hơn. Vào thời điểm đó, đây sẽ là một trò chơi mở rộng quy trình và giảm chi phí để các sản phẩm thịt nuôi cấy có thể cạnh tranh về chi phí với các sản phẩm thịt nuôi.

Thật thú vị khi thấy các công ty khởi nghiệp ra mắt thịt viên, xúc xích và bánh mì kẹp thịt có văn hóa của họ. Nhưng tôi đang mong chờ những gì tiếp theo. Với một chút nghiên cứu, thời gian, kinh phí và may mắn, thực đơn thịt được nuôi cấy 2.0 sẽ bao gồm bít tết và sườn heo mà nhiều động vật ăn thịt biết và yêu thích.Conversation

Lưu ý

Natalie R. Rubio, Ứng viên Tiến sĩ Nông nghiệp Tế bào, Đại học Tufts

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

theo dõi Nội bộ trên

facebook-iconbiểu tượng twitterbiểu tượng rss

Nhận tin mới nhất qua email

{Emailcloak = off}