Spożycie mięsa w żywności jest nieetyczne w stosunku do zwierząt i prowadzi do znacznego wzrostu szkodliwych emisji do atmosfery, które mają wpływ na globalne zmiany klimatyczne. Czy tę sytuację można zmienić? Jest mało prawdopodobne, aby wszyscy ludzie na ziemi zostali weganami, ale mięso można sztucznie wyhodować ze zwierzęcych komórek macierzystych. Więc wyjście zostało znalezione? Tak, mówią naukowcy. Niezupełnie, argumentują ekolodzy i technolodzy. Produkcja sztucznego mięsa jest nadal zbyt kosztowna ekonomicznie - i, co dziwne, pozostawia większy ślad węglowy niż uprawa tradycyjnego mięsa. Mimo to zwolennicy nowego produktu nie tracą nadziei na wprowadzenie go na rynek na skalę przemysłową.
We wrześniu rosyjscy producenci ogłosili, że włączają się w światowy trend „mięsa hodowlanego”. Według ideologów tego biznesu, zamiast zabijać zwierzęta na mięso, włókna mięśniowe można hodować w bioreaktorze z komórek macierzystych w specjalnej pożywce.
Ten produkt jest również znany jako „mięso z probówki” i „czyste mięso”. Ten ostatni termin oznacza, że Twoje paszteciki będą etycznie i przyjazne dla środowiska.
Post i jego mięso
Pomysł produkcji mięsa w probówce (a raczej na szalce Petriego) zrodził się z biomedycyny: postępy w hodowli komórek macierzystych i druku 3D narządów zainspirowały również technologów żywności. Rzeczywiście, jeśli w laboratorium można wyhodować tkankę do przeszczepu, dlaczego nie wyhodować jej na żywność?
Zasada uprawy mięsa w uproszczonej formie powtarza zasadę hodowli dowolnej tkanki: komórki macierzyste są izolowane z próbki mięśni zwierzęcych, które następnie są namnażane w specjalnej pożywce zawierającej hormony i czynniki wzrostu i zmuszane do różnicowania się we włókna mięśniowe.
Proces gotowania sztucznego mięsa w laboratorium wytwórni składników żywności Oczakowo.
Film promocyjny:
Próbki sztucznych komórek mięsnych w laboratorium Zakładu Dodatków do Żywności Oczakowo.
Podobne eksperymenty mające na celu uzyskanie produktu jadalnego przeprowadzane są w laboratoriach od lat 90. XX wieku, ale spopularyzowanie pomysłu w dużej mierze zawdzięczamy zasługom naukowca Marka Posta z Uniwersytetu w Maastricht (Holandia). W 2013 roku zaprezentował dziennikarzom pierwszego burgera z kotletem z krowich komórek mięśniowych wyhodowanych w jego laboratorium.
Na prezentacji kotlet został przygotowany przez szefa kuchni i uroczyście zjedzony przez krytyków kulinarnych. Sądząc po recenzjach, produkt pod każdym względem przypominał „tradycyjne” mięso z tym, że nie był tak soczysty. W 2015 roku Post założył Mosa Meat, firmę optymalizującą produkcję mięsa w laboratorium, z myślą o wprowadzeniu produktu na rynek do 2021 roku.
Pierwszy kotlet wyhodował w ciągu trzech miesięcy i kosztował twórców trzysta tysięcy dolarów. Jednak prezentacja wzbudziła zainteresowanie biznesu i inwestorów „czystym mięsem”, co zaowocowało powstaniem wielu startupów, których celem jest usprawnienie procesu. Już w 2017 roku koszt włókien mięśniowych z laboratorium wyniósł 5 tysięcy dolarów za kilogram, a do dziś spadł kilkukrotnie więcej.
Jak podaje Forbes, co najmniej 26 firm opracowuje obecnie na świecie „czyste mięso”, którego celem jest udostępnienie produktu masowemu konsumentowi.
Ile kosztuje kultywacja
Wyobraźmy sobie, że chcemy wyhodować kawałek takiego mięsa od podstaw. Najpierw musimy wyposażyć laboratorium: zakup wirówek, mikroskopu, komory przepływu laminarnego do pracy sterylnej, autoklawu, inkubatora CO2 do utrzymania wymaganego stężenia dwutlenku węgla w hodowli wyjściowej oraz kilku bioreaktorów o różnej objętości w celu wzrostu biomasy na różnych etapach „dojrzałości”.
Następnie musisz zdobyć komórki macierzyste, z których będzie wyhodowana kultura. Najlepiej izolować je z próbki mięśni młodego zwierzęcia (na przykład nowonarodzonego cielęcia) przy użyciu specjalnej technologii, która obejmuje lizę tkanki i selekcję komórek.
Naukowcy pracujący nad optymalizacją technologii dyskutują o stworzeniu biobanku komórek macierzystych, z którego będzie można pobrać próbkę potrzebną do produkcji - powinno to nieznacznie obniżyć koszty procesu.
Ponadto hodowla komórkowa musi rosnąć w kolbie hodowlanej, a następnie hodować sekwencyjnie w kilku bioreaktorach z mieszaniem i napowietrzaniem w pożywce (jeśli naprawdę chcemy wyhodować dużo komórek). Następnie komórki będą musiały zostać usunięte z bioreaktora i posiane na jadalnym rusztowaniu (na przykład z kolagenu), co nada produktowi wygląd kawałka mięsa.
Cały proces zajmie około 40 dni, podczas których konieczne będzie monitorowanie sterylności procesu.
Schemat proponowanego procesu technologicznego uprawy mięsa w laboratorium.
Koszt pożywki będzie stanowił lwią część ostatecznego kosztu produktu końcowego; w produkcji zostanie zużyty w setkach litrów. Analitycy obliczyli, że koszt „czystego mięsa” będzie porównywalny z kosztem tradycyjnego mięsa, gdy cena jednego litra pożywki nie będzie dużo wyższa niż jeden dolar.
W międzyczasie kosztuje ponad trzysta dolarów za litr w najtańszej wersji.
Jak zoptymalizować swoje środowisko
Pożywka ma złożony skład i musi zawierać wymagane białka, lipidy, sole, aminokwasy, witaminy i hormony. Twórcy postawili sobie za zadanie po pierwsze pozbycie się źródeł pochodzenia zwierzęcego (np. Płodowej surowicy cielęcej, którą często dodaje się do pożywki w celu nadania pożądanego składu), a po drugie uczynienie pożywki możliwie najtańszej.
Aby to zrobić, naukowcy starają się zminimalizować liczbę składników, zbierać pożywki z białek rekombinowanych (czyli wytwarzanych w mikroorganizmach, takich jak E. coli i drożdże) i szukać odpowiednich składników roślinnych.
Według wyliczeń ekspertów z The Good Food Institute cena pożywki hodowlanej można obniżyć o kolejne 10-1000 razy, jeśli zoptymalizowana zostanie produkcja rekombinowanych czynników wzrostu - najdroższych składników pożywki, bez których komórki macierzyste po prostu nie będą rosły i różnicowały się.
Lista składników medium o wskazanym koszcie za 20 tysięcy litrów.
Oczakowska Fabryka Dodatków do Żywności, o której była mowa na początku artykułu, podała, że pierwszy 40-gramowy kawałek „mięsa” kosztował 900 tys. Rubli. Kwota ta nie obejmowała sprzętu laboratoryjnego, na który wydano kolejne 9 milionów rubli.
Dyrektor przedsiębiorstwa Aleksander Savkov potwierdził, że główne koszty związane z hodowlą komórek spadły na pożywkę wzrostową. To prawda, że w jego laboratorium używali importowanego szwajcarskiego środowiska używanego w biomedycynie. Główne wysiłki technologów przedsiębiorstwa, podobnie jak ich zagranicznych kolegów, zostaną skierowane na stworzenie taniego analogu.
Technolodzy stają przed naprawdę trudnymi zadaniami, bo „czyste mięso” będzie musiało być uprawiane na ogromną skalę - dużo większą niż obecnie przemysł hodowlany komórek ssaków, które są wykorzystywane np. Do produkcji przeciwciał.
Co jest nie tak z krowami
Oprócz oczywistego aspektu etycznego (zabijanie zwierząt), zmuszającego wielu ludzi do zostania wegetarianami, hodowla zwierząt powoduje znaczne szkody w środowisku. Hodowla zwierząt stanowi 14,5 procent całkowitej emisji gazów cieplarnianych do atmosfery, a pastwiska i uprawy paszowe stanowią 80 procent gruntów rolnych.
Jednocześnie hodowla zwierząt dostarcza tylko 37% białka w diecie. Dominującymi gazami cieplarnianymi pochodzącymi od zwierząt gospodarskich jest metan pochodzący od bydła. Pod względem przyspieszania globalnego ocieplenia jest 28 razy bardziej niebezpieczny niż dwutlenek węgla.
Jednak największy udział w emisji ma nie sam inwentarz żywy, ale czynności związane z jego utrzymaniem - usuwanie obornika, produkcja nawozów, oranie ziemi, produkcja paszy. Według prognoz Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa do 2050 roku popyt na produkty zwierzęce wzrośnie o 70 proc. Wygląda na to, że ta branża naprawdę potrzebuje optymalizacji.
Fakty te są wykorzystywane przez twórców „czystego mięsa”, kiedy zwracają się do inwestorów o finansowanie. Obiecują, że jeśli się powiedzie, udział „tradycyjnego” mięsa na rynku w ciągu najbliższych 20 lat spadnie do 40 proc., A liczba bydła zmniejszy się z półtora miliarda do kilkudziesięciu tysięcy.
W szczególności Mosa Meat twierdzi, że produkcja jego produktu będzie wymagała 99 procent mniej ziemi i 96 procent mniej wody niż konwencjonalne warunki bydła, a emisje gazów cieplarnianych zostaną zmniejszone o 96 procent.
Czyj szlak jest gorszy
Jednak naukowcy już kwestionują bezwarunkową przyjazność dla środowiska mięsa z probówki. Naukowcy z Oksfordu obliczyli, jaki ślad węglowy opuści produkcję „czystego mięsa” w bioreaktorze na pożywce zawierającej wyciąg z cyjanobakterii i czynniki wzrostu produkowane w komórkach E. coli.
W obliczeniach uwzględniono nie tylko takie czynniki, jak produkcja nawozów do wzrostu sinic, ale nawet energię elektryczną zużytą na sterylizację składników pożywki. Model został opracowany dla trzech lokalizacji o różnych „kosztach emisji dwutlenku węgla” związanych z wytwarzaniem energii elektrycznej - Tajlandii, Hiszpanii i Kalifornii.
W zależności od technologii produkcji wyniki wahały się od 1,7 do 25 kilogramów równoważników dwutlenku węgla na kilogram produktu. Jednocześnie naukowcy oszacowali rozrzut wartości śladu węglowego przy produkcji kilograma wołowiny na 28-43 kilogramy ekwiwalentu CO2.
Porównanie wpływu na globalne ocieplenie tradycyjnej produkcji wołowiny (Szwecja, Brazylia, USA) i mięsa hodowlanego według różnych scenariuszy (hodowla) w perspektywie długoterminowej. Schemat zakłada, że mięso hodowane zastąpi wołowinę.
Chociaż na pierwszy rzut oka mięso hodowlane rzeczywiście ma przewagę ekologiczną nad wołowiną, autorzy pracy przypominają, że główny udział w wartości węgla wołowiny pochodzi od metanu. Jego żywotność w atmosferze wynosi 12 lat, a dwutlenek węgla nigdzie stamtąd nie ucieka. Dlatego też w dłuższej perspektywie uprawiane mięso może być jeszcze bardziej niebezpieczne dla globalnego ocieplenia ze względu na swój „czysty” udział węgla.
Jednak Alexei Kokorin, dyrektor Programu Klimatyczno-Energetycznego World Wildlife Fund (WWF), uważa, że w perspektywie krótkoterminowej nie należy lekceważyć metanu wytwarzanego głównie przez krowy mleczne. „Energia z rozkładu metanu ostatecznie gromadzi się w górnych warstwach oceanu. Efektem tego jest między innymi wzrost częstotliwości ekstremalnych zjawisk przyrodniczych, takich jak huraganowe wiatry - co widzimy teraz”- komentuje klimatolog.
Warto też wziąć pod uwagę, że produkcja wołowiny jest najdroższa w porównaniu z innymi rodzajami mięsa. Wyprodukowanie kilograma kurczaka kosztuje nas około pięciu kilogramów ekwiwalentu CO2, co jest już dość porównywalne z produkcją „czystego mięsa”, którego ślad węglowy nie zależy od tego, czyje mięso jest hodowane w bioreaktorze.
Koszt kilograma produktów rolnych w ekwiwalencie węgla. Wartości minimalne dotyczą roślin okopowych, a maksymalne - wołowiny i jagnięciny.
Co to jest mięso
Czyste mięso jeszcze nie trafiło na rynek, ale tradycyjni producenci mięsa już teraz podejmują kroki, aby chronić swoje produkty przed konkurencją. W zeszłym roku, Amerykańskie Stowarzyszenie Cattleman's zwróciło się do Państwowej Inspekcji Rolnej (FSIS) o zakaz nazywania mięsa wszelką żywnością inną niż ta pochodząca bezpośrednio od zwierząt.
Hodowcy żywego inwentarza są zainteresowani nie tylko hodowlą mięśni w laboratorium, ale także różnorodnymi wegańskimi produktami białkowymi roślinnymi, które są sprzedawane jako substytuty mięsa. W przeciwieństwie do mięsa hodowlanego ich produkty są już dostępne w sklepach i restauracjach.
Założona przez profesora biochemii ze Stanford Patricka Browna, Impossible Foods przeprowadziło wiele badań, aby stworzyć produkt, który pod każdym względem wygląda jak mięso. Naukowcy zdali sobie sprawę, że hemoglobina (białko zawierające hem we krwi) nadaje mięsu wiele właściwości i zastąpiła ją hemoglobiną z nóg, wyizolowaną z guzków na korzeniach soi.
Do masowej produkcji „mięsa roślinnego” firma uruchomiła produkcję rekombinowanej leghemoglobiny w komórkach drożdży. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków uznała już hemoglobinę z ugotowanych nóg za bezpieczną żywność, a Impossible Burger, który podobno jest nie do odróżnienia od wołowiny, jest teraz dostępny w kilku sieciach restauracji w USA, w tym w popularnym Burger Kingu.
Założona w 2009 roku firma Beyond Meat sprzedaje na całym świecie imitacje roślinne nuggetsów z kurczaka, hamburgery wołowe i kiełbaski wieprzowe. Ich rozwój produktów był również sponsorowany przez Billa Gatesa i Tyson Foods Corporation. Burgerowy placek oparty jest na ekstrakcie z białka grochu, a także na białku ryżowym, oleju kokosowym, skrobi, lecytynie i innych składnikach pochodzenia niezwierzęcego.
Chociaż takie produkty są nadal skierowane do wegan, „czyste mięso” jest pozycjonowane jako całkowity zamiennik zwykłego mięsa. Niemniej jednak, sądząc po ankietach, potencjalni konsumenci są mniej więcej równo podzieleni na dwa obozy: niektórzy są entuzjastycznie nastawieni do pomysłu, a nawet gotowi do przepłacenia, podczas gdy inni deklarują, że nie zjedzą niczego, co wyhodowali w laboratorium.
Technolodzy są oczywiście trochę sprytni: w przeciwieństwie do tradycyjnego kawałka mięsa zawierającego tłuszcz i inne składniki, za który wiele osób uwielbia smak grilla, mięso uprawne to „suchy” mięsień.
Władze regulacyjne nadal nieufnie odnoszą się do nowego produktu: zdaniem ekspertów „czyste mięso” ze względu na technologię produkcji może zawierać nadmierne ilości hormonów lub czynników wzrostu, a pożywka roślinna może powodować alergie u konsumentów.
Musisz jeść mniej
Biorąc pod uwagę opisane powyżej trudności technologiczne oraz konieczność przejścia przez procedury certyfikacyjne produktu, mało prawdopodobne jest, abyśmy w najbliższej przyszłości spróbowali „czystego mięsa”. Podczas gdy symulatory mięsa oparte na roślinach wchodzą na rozwijający się rynek azjatycki, naukowcy potwierdzają, że diety roślinne są rzeczywiście najbardziej zrównoważone.
„W najnowszym raporcie IPCC szacuje się, że emisje gazów cieplarnianych pochodzące z całej żywności na naszej planecie stanowią około 30 procent wszystkich emisji. Jednocześnie, jeśli ludzkość całkowicie przestawi się na dietę wegańską, udział emisji żywności można zmniejszyć o 15-20 procent. Nawet jeśli przejdziesz na dietę śródziemnomorską, która zawiera wystarczającą ilość mięsa i ryb, emisje zostaną zauważalnie zmniejszone”- mówi Aleksey Kokorin.
Proces gotowania sztucznego mięsa w laboratorium wytwórni składników żywności Oczakowo.
Według ostatnich badań opublikowanych w Science, odejście od tradycyjnego mięsa i produktów mlecznych zmniejszy grunty rolne o 75 procent, a jednocześnie zapewni wystarczającą ilość żywności dla wszystkich.
Dla tych, którzy nie są gotowi całkowicie zrezygnować z produktów pochodzenia zwierzęcego i przestawić się na białko sojowe, Nature zaleca nadal bardzo zrównoważoną dietę flexitarian, która zawiera trochę kurczaka, ryb i jaj.
Jednak statystyki pokazują, że w krajach rozwiniętych wyrzuca się co najmniej jedną trzecią żywności, a ludność gwałtownie przybiera na wadze, więc pierwszym krokiem w walce ze zmianami klimatu może być prosta zasada „jedz mniej” - bez względu na wszystko.
Daria Spasskaya