Naukowcy z UCLA przynoszą hodowane mięso pod Twój kuchenny stół

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles stworzyli jadalne cząsteczki, które pomagają wytwarzać mięso hodowane w laboratorium, zwane mięsem hodowlanym, o bardziej naturalnej teksturze przypominającej mięśnie, wykorzystując proces, który można zwiększyć do masowej produkcji.

Kierowani przez Amy Roat, która kieruje katedrą badań nad żywnością Marcy H. Rothman na Uniwersytecie Kalifornijskim, naukowcy stworzyli jadalne cząsteczki zwane mikroprzekaźnikami o niestandardowej strukturze i teksturze, które pomagają pierwotnym komórkom mięśniowym szybko rosnąć i tworzyć tkankę mięśniopodobną. Jadalne mikrowektory mogą zmniejszyć koszty, czas i straty wymagane do produkcji mięsa hodowlanego o teksturze, którą lubią konsumenci. Wyniki są publikowane w czasopiśmie Biomateriały.

powiedział Rawat, który jest profesorem nadzwyczajnym biologii integracyjnej i fizjologii w UCLA University College. „Produkty z mięsa hodowlanego nie są jeszcze dostępne na rynku w Stanach Zjednoczonych, a strategie umożliwiające masową produkcję wciąż się pojawiają”.

Masowa produkcja mięsa hodowlanego będzie wiązała się z pokonaniem wielu wyzwań. Obecne metody pozwalają wytworzyć hodowany stek, który naśladuje strukturę kości T, ale nie ma rozmiaru wymaganego do produkcji żywności. W ciele zwierzęcia komórki mięśniowe najczęściej spożywane jako pokarm rosną na strukturze zwanej macierzą pozakomórkową, która determinuje kształt dojrzałej tkanki. Tkanki zwierzęce można hodować w laboratorium na rusztowaniach wykonanych z kolagenu, białka sojowego lub innego materiału zastępującego macierz zewnątrzkomórkową. Ten proces, niezbędny do produkcji całych tkanek podobnych do steków lub steków, jest pracochłonny i zajmuje tygodnie, co utrudnia skalowanie produkcji przemysłowej. Zajmuje około 100 Miliard komórki mięśniowe do produkcji jednego kilograma lub 2,2 funta hodowanego mięsa.

Uprawa większych ilości hodowanego mięsa w szybszym tempie polega na przygotowaniu pasty lub zawiesiny komórek w naczyniu zwanym bioreaktorem. Niestety, bez solidnego podłoża, mięso hodowane w ten sposób nie ma struktury mięśniopodobnej, a co za tym idzie tekstury i konsystencji tego, do czego ludzie są przyzwyczajeni.

Istniejące typy mikronośników mogą być wykorzystane do zapewnienia podpory dla komórek w przyleganiu i organizacji zawieszonych tkanek kultury, ale nie są one jadalne i muszą być usunięte z mięsa przed spożyciem.

Mikroprzekaźniki UCLA można spożywać wraz z hodowanym mięsem, aby wspomóc wzrost. Rawat powiedział, że strukturę i teksturę mikronośników można dostosować, aby przyspieszyć wzrost tkanki mięśniowej i poprawić teksturę mięsa. Jadalne mikroprzekaźniki wspomagają również wzrost komórek mięśniowych wołowiny i produkują wołowinę, która dobrze się przyrumienia po ugotowaniu.

Rawat i jej laboratorium złożone ze studentów UCLA i naukowców podoktoranckich Sama Norrisa, Stephanie Kawicki, Ashton Davis i Kathleen Chen zaadaptowały techniki emulgowania woda w oleju do produkcji jadalnych cząstek. Wykorzystali składniki żywności, w tym żelatynę i transglutaminazę, enzym, który występuje naturalnie w mięsie i jest wytwarzany w dużych ilościach przez bakterie do stosowania jako środek wiążący w wielu produktach spożywczych. Pomogło im to stworzyć mikronośniki o różnej sztywności i ustabilizować żelatynę. Aby dostosować teksturę powierzchni mikronośnika do przyczepiania się i wzrostu komórek, opracowali metodę grawerowania rowków na cząsteczkach.

Grupa wszczepiła mikroprzekaźniki z prekursorowymi komórkami mięśniowymi myszy do wstępnego testu. Porównaj ozdobne drobne uchwyty z tymi o gładkiej powierzchni. Jako kontrolę hodowano małe niejadalne wektory z tym samym typem komórek w oddzielnej zlewce z pożywką wzrostową. Po ośmiu dniach komórki utworzyły małe grudki. Nie było znaczącej różnicy w wielkości grudek na gładkich i wzorzystych mikronośnikach, chociaż komórki na wzorzystych nośnikach miały początkowo szybszy skok wzrostu.

„Byliśmy podekscytowani widząc trend w kierunku szybszego wzrostu komórek mięśniowych wszczepianych na rowkowanych mikroprzekaźnikach” – powiedział Kawecki, współautor badania i doktorant w Rawat. „Każde skrócenie czasu hodowli komórek może znacznie obniżyć koszty produkcji hodowanego mięsa, zwłaszcza gdy procesy te są przeprowadzane na dużą skalę”.

Wewnętrzna struktura tkanek wyhodowanych na jadalnych mikronośnikach bardziej przypominała normalną tkankę mięśniową niż ta wyhodowana na niejadalnych wektorach, co wskazuje, że jadalne mikronośniki sprzyjały bardziej normalnemu wzrostowi. Norris, badacz podoktorancki, był zaskoczony odkryciem, że komórki i mikroprzekaźniki spontanicznie łączą się, tworząc mikrotkanki zawierające dużą ilość miotubul, które są prekursorami włókien mięśniowych.

Następnie hodowali małe jadalne wektory z komórkami bydlęcymi i osiągnęli podobne wyniki.

„Fakt, że możemy wyhodować duże ilości tkanki mięśniowej bogatej w białko w mieszanym bioreaktorze, jest kluczowym krokiem w zwiększeniu produkcji prawdziwego mięsa hodowlanego” – powiedział Norris.

W celu zebrania tkanek wirówka oddzieliła grudki komórek od pożywki wzrostowej. Płukano je w celu usunięcia śladów pożywki, wciskano w 2-cm lub około 3/4 cala krążek i smażono na patelni z oliwą z oliwek. Ugotowany pasztecik miał szorstką brązową teksturę powierzchni i ogólny wygląd małego kawałka hamburgera.

Naukowcy stwierdzili, że proces produkcji mikrograntów można wykorzystać do szybkiej i niedrogiej produkcji dużych ilości mięsa. Mięso o różnej teksturze można wytwarzać manipulując twardością i teksturą mikronośników.

Ten proces nie powinien być stosowany wyłącznie do mięsa. Rawat powiedział, że do produkcji mięsa bez składników zwierzęcych można użyć żeli roślinnych, takich jak agar-agar lub żelatyna bezzwierzęca.

Badanie było wspierane przez Narodowy Instytut Żywności i Rolnictwa Departamentu Rolnictwa USA. Instytut Dobrej Żywności; Fundacja Nowe Żniwa; Innowacje Narodowej Fundacji Nauki w powiązaniu systemów żywnościowych, energetycznych i wodnych; Krajowa instytucja naukowa, która rozwija pomysły badawcze na rzecz transformacji i sprawiedliwych osiągnięć w nagrodzie Engineering Associate Award; oraz UCLA California NanoSystems Institute oraz Noble Family Innovation Fund.