Новые чернила для 3D-печати могут удешевить культивируемое мясо
Культивируемое мясо — перспективная и более экологичная альтернатива традиционному животноводству. Однако его производство всё ещё дорого, и стоимость необходимо снизить для широкой доступности.
Исследователи из Сингапура и Китая нашли способ использовать пищевые отходы для выращивания мяса, что снижает затраты и помогает сделать его жизнеспособным вариантом для питания населения мира.
Масштабирование производства
Для производства культивируемого мяса стволовые клетки мышц животных выращивают на каркасе (скаффолде). Он улучшает среду для клеток, обеспечивая транспорт питательных веществ, а также помогает создать текстуру и структуру. Без него мясо больше похоже на комковатое пюре.
Уникальные каркасы можно создавать с помощью технологии электро-гидродинамической (EHD) печати. Поскольку каркасы становятся частью мясного продукта, они должны быть съедобными. Обычно их делают из животных продуктов (желатин, коллаген) или синтетических материалов, но это дорого. Поиск экономичных съедобных чернил для печати — одна из главных задач.
В недавнем исследовании, опубликованном в Advanced Materials, учёные разработали съедобные чернила на растительной основе, полученные из пищевых отходов, например, шелухи злаков. Новые чернила полностью впитываются в мясной продукт и дёшевы в производстве, что может значительно снизить стоимость крупномасштабного производства культивируемого мяса.
Профессор Цзе Сунь из университета Сиань Цзяотун-Ливерпуль (Китай), соавтор исследования, говорит: «Мы оптимизировали наши растительные чернила для 3D-печати, чтобы печатать каркасы и размещать на них мышечные стволовые клетки. Клетки могут затем расти со структурой каркаса, а для придания привычного вида мясу мы используем свеклу для окрашивания».
Профессор Сунь и исследователи из Национального университета Сингапура и его исследовательского института в Сучжоу (Китай) впервые смешали белки злаков, извлечённые из ячменя или ржи, с кукурузным белком — зеином — для получения чернил на основе чистого злакового белка.
«Это новая и прорывная идея для массового производства культивируемого мяса. Использование питательных веществ из пищевых отходов для печати каркасов не только утилизирует отходы и повышает их ценность, но и снижает нагрузку на окружающую среду от животноводства», — говорит профессор Сунь.
Поиск новых чернил
Профессор Сунь объясняет, почему требования к каркасам для выращивания мяса отличаются от тех, что используются для других типов клеток.
«При культивировании раковых клеток для исследований лекарств мы хотим, чтобы они собирались в кластеры, имитируя рост в теле человека. Поэтому у нас высокие требования к прочности каркаса — он должен быть достаточно крепким, чтобы поддерживать кластеры клеток.
Однако при выращивании мяса мы хотим, чтобы оно росло равномерно для лучшей текстуры при употреблении в пищу. Поэтому нам не нужен каркас с высокой прочностью на растяжение. Вместо этого мы хотим, чтобы он был съедобным и поглощался мышечными клетками.
Это одни из самых больших проблем в поиске съедобных чернил, подходящих для EHD-печати каркасов. Мы протестировали различные материалы и в итоге решили использовать растительный белок», — говорит профессор Сунь.
Профессор Сунь надеется, что в будущем растительные экстракты также будут использоваться для создания питательной среды, в которой растут мясные клетки.
«В настоящее время одна из основных причин высокой стоимости культивируемого мяса — питательная среда для мышечных клеток, которая всё ещё производится из животных белков. В будущем, если удастся найти подходящие растительные экстракты для снабжения питательными веществами, это ещё больше снизит стоимость культивируемого мяса, сделав его более доступным», — заключает профессор Сунь.