これまでのところ、養殖肉はハンバーガーになっています - 次の大きな課題は、動物のいないステーキです。

これまでのところ、養殖肉はハンバーガーになっています - 次の大きな課題は、動物のいないステーキです。
未来の肉は過去の肉とはかなり違うかもしれません。 Stanley Kubrick、写真家、LOOK Magazine写真コレクション、米国議会図書館、プリント&写真課、LC-USZ6-2352。, BY-ND CC

肉食動物の場合、食べる肉は動物の筋肉から来ています。 しかし、動物は筋肉だけではありません。 彼らはほとんどのアメリカ人が消費しない臓器や骨を持っています。 彼らは食料、水、空間、そして社会的つながりを必要とします。 それらは無駄を生み出します。

農家は、複雑な有機体を育てるために多くのエネルギーと資源を費やし、その過程で廃棄物を作り出します。収穫できる肉の有益なカットに焦点を合わせるためだけです。

それはより簡単で、より人道的で、無駄が少なくなるでしょう。 人々が望む部品だけを作り出す。 そして細胞生物学と組織工学によって、筋肉と脂肪組織だけを成長させることが可能です。 養殖肉と呼ばれています。 科学者たちは、動物のすぐ外側で、成長するのに必要なものと同じインプットを細胞に提供します。栄養素、酸素、水分、そして細胞の隣人からの分子シグナルです。

これまでのところ研究者は 細胞の房を栽培 それはハンバーガーやソーセージのような加工肉に変えることができます。 プロトタイプは商業化の課題に備えるためにスケールアップされ、微調整されるので、この養殖肉技術はまだ研究開発の初期段階にあります。 しかし、すでにバイオエンジニアが次のより厳しい挑戦に取り組んでいます:ステーキやチキンカツのような肉の体系的なカットを育てること。

肉は何で作られている

顕微鏡で生の肉を見ると、細胞レベルで食べているものがわかります。 それぞれの咬傷は筋肉と脂肪細胞のマトリックスであり、血管と交絡して結合組織に浸されています。

筋肉細胞はたんぱく質と栄養分でいっぱいで、脂肪細胞は脂肪でいっぱいです。 これら2つの細胞型は、ハンバーガーやステーキに噛みつくときに肉食動物が経験する味と口当たりの大部分に寄与します。

これまでのところ、養殖肉はハンバーガーになっています - 次の大きな課題は、動物のいないステーキです。
細胞レベルの組織骨格筋組織を示すために染色された七面鳥の部分 - 肉としても知られている。 ナタリー・ルビオ

生きている間、血管は動物の組織に栄養と酸素を供給します。 屠殺後、血は肉に独特の、金属の、うま味のニュアンスを加えます。

結合組織は、コラーゲンやエラスチンのようなタンパク質で構成されており、筋線維を収縮方向に配向した束に組織化します。 この結合組織は調理中に変化し、肉に食感 - そして剛毛 - を付加します。

細胞農業研究者にとっての課題は、この複雑な肉をボトムアップでエミュレートすることです。 ペトリ皿の中で筋肉や脂肪細胞を成長させることができます - しかし、血管や結合組織は動物のように自然には発生しません。 どのようにしてバイオマテリアルやバイオリアクターを設計して栄養分を拡散させ、組織化を促すことができるのでしょうか。

養肉ハンバーガーが第一歩

培養肉を作るために、研究者は牛、豚または鶏から少量の(大理石の大きさだと思う)組織を取り出し、個々の細胞を分離します。 それから、私のようなバイオエンジニアは細胞をプラスチックのフラスコに入れ、体温でそれらを収容しながらそれらに栄養分、酸素と水分を与えます。 細胞は幸せで、指数関数的に分裂してますます多くの細胞を作り出すことができます。

プラスチック上で増殖すると、細胞はそれらが利用可能な表面積の全てに存在するまで分裂し続けるであろう。 これにより、1セルの厚さの混雑した層ができます。 細胞が分裂を止めると、それらは成熟し始める。 筋肉細胞は融合して長い筋肉繊維を作り出し、脂肪細胞は脂質を作り始めます。 研究者はこれらの細胞の束を組み合わせてハンバーガー、ホットドッグ、ソーセージなどの加工肉製品を作ることができます。

動物細胞だけで肉の経験の大部分を再現することができます。 しかし、血管や結合組織がなければ、組織化された立体的な組織にはなりません。ステーキ、鶏の胸肉、ベーコンなど、肉の切り身に必要なものはこれだけです。

この課題を克服するために、科学者はバイオマテリアルを使用して血管の構造と機能(栄養と酸素の伝達のため)および結合組織(組織と組織のため)を複製することができます。 この分野の研究は 足場の開発.

これまでのところ、養殖肉はハンバーガーになっています - 次の大きな課題は、動物のいないステーキです。
細胞が成長するための何らかの構造を提供することは、ハンバーガーからステーキに培養肉を得るでしょう。 タイラー・オルソン/ Shutterstock.com

足場はステーキのための秘密の成分です

足場の概念は、以下の分野に由来する。 医療用組織工学。 科学者は細胞、足場を組み合わせて、研究、毒物学スクリーニング、または機能解析のための機能性生体材料を製造します。 インプラント.

これらの生体材料は、得られる組織にどのような特性が望まれるかに応じて、フィルム、ゲル、スポンジなどの異なる形態をとることができる。 たとえば、 平らなコラーゲンフィルム上で皮膚細胞を成長させる 犠牲者をやけどするのを助けるために皮膚移植片を作成する アパタイトスポンジ中の骨細胞 骨再生用です。

医療用途では、足場は一般に移植に対して安全である必要があり、身体の免疫系からの応答を誘発してはならず、分解性でありそして細胞増殖を支持することができなければならない。

食品用途では、足場の設計上の考慮事項が異なります。 それでも細胞増殖をサポートするはずですが、それらが安価で食用で環境にやさしい生産であることも重要です。 食品用途のためのいくつかの一般的な生体材料は、植物由来のセルロース、キノコ由来のキトサンと呼ばれる炭水化物、および藻類由来のアルギン酸塩と呼ばれる炭水化物を含む。

これが私が研究室で働いていた養殖肉の1つの「レシピ」です。 まず、適切な足場を作成します。 きのこからキトサンを分離し、粘性のあるゲルを作るためにそれを水に溶かす。 ゲルをチューブに入れ、ドライアイスや液体窒素のような冷たい物質に一端をさらします。 コールドエンドから始めてゲルのチューブ全体がゆっくり凍ります。 次いで、凍結ゲルは、非常に低い温度でゲルを真空引きすることによって凍結乾燥することができ、最終的に乾燥スポンジ様材料を作り出す。 の 方向凍結プロセスはスポンジを作成します 小さな、長く、整列した毛穴がストローの束に似ています - そして筋肉組織にも似ています。

これまでのところ、養殖肉はハンバーガーになっています - 次の大きな課題は、動物のいないステーキです。
整列した孔を有するキトサンスポンジを作製するための単純化された方法。 ナタリー・ルビオ, BY-ND CC

次に、平らなプラスチックで肉を育てる代わりに、細胞をこの3次元スポンジに移して、より厚い組織を育てるための表面積を増やすことができます。 細孔はまた、組織全体に栄養分と酸素を分配するのに役立ちます。 これまでのところ、この手法で、私の研究室では1平方センチ以下の小さな肉を作り出すことができました。

他の足場の可能性は、アルギン酸塩系繊維、ゲルまたはスポンジ内で細胞を成長させることを含む。 または技術者は脱細胞化と呼ばれるプロセスで植物から植物細胞を洗い流すことができます 動物細胞と共に取り残されたセルロース骨格.

研究者が本当にうまくいく材料と方法を見つけたら、もっと大きなバッチを作成することに取り組みます。 その時点で、それはプロセスを拡大し、コストを下げるゲームであるので、養殖肉製品は養殖肉製品とコスト競争力があることができます。

スタートアップ企業が彼らの養殖ミートボール、ソーセージ、ハンバーガーをデビューさせるのを見るのはいつもワクワクします。 しかし、私は次のことを楽しみにしています。 もう少し研究、時間、資金、そして幸運を込めて、多くの肉食動物が知っていて愛しているステーキとポークチョップが、養殖肉メニュー2.0に含まれます。会話

著者について

ナタリーR.ルビオ、セルラー農業博士課程候補者、 タフツ大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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