Computermodeller tilføjer syden til kultiverede kødalternativer

Eksperter forudsiger, at produktion af kød i et laboratorium ved hjælp af vævstekniske teknikker - eller lab-dyrket kød - en dag vil være meget mere bæredygtigt. ernæringsmæssigt ækvivalent og uden de etiske betænkeligheder ved typisk kødproduktion. Imidlertid, at producere kød økonomisk i et laboratorium er fortsat et problem.

Nu, Penn State kemiske ingeniører foreslår, at brug af computere til at analysere de metaboliske behov hos husdyrdyrkningsceller - eller metabolisk modellering i genomskala - kunne hjælpe fødevareforskere med at designe processer og vækstmedier, der producerer kød i en skala, der er egnet til kommercialisering.

"Den dag i dag er alternativer til kulturelt kød stadig uoverkommeligt dyre, " sagde Costas D. Maranas, Donald B. Broughton Professor ved Institut for Kemiteknik og en associeret Institut for Computational and Data Sciences. "Langt den største udgift er omkostningerne til de komponenter, der udgør cellevækstmediet. Metabolisk modellering kan hjælpe med at finde måder at finde på næringsstofkombinationer, der ville være billigere og mere i harmoni med de voksende cellers metaboliske behov. "

Metabolisk modellering bruger computere til at bestemme, hvordan gener producerer proteiner i en organisme, såsom kvæg og høns, sagde Patrick Suthers, post-doc i kemiteknik. Målet, derefter, ville være at bruge den information til præcist at styre produktionen af ​​kulturkød, der både er af høj kvalitet og så omkostningseffektivt som muligt.

"Ideelt set du vil bruge den billigste måde at fodre voksende celler på for at få de resultater, du ønsker, " sagde Suthers. "Men, det handler virkelig om effektivitet, så det er måske ikke nødvendigvis det hurtigste vækstmedie. For eksempel, du kunne have et langsommere voksende medie, men det kan være væsentligt billigere at producere."

For at lave kød ved hjælp af denne proces, forskere tager celler fra dyr og formerer derefter disse celler mange gange. I øjeblikket, denne proces er begrænset til små operationer i laboratorier, hvilket gør det for dyrt for almindelige forbrugere. Imidlertid, ved at producere større mængder kød, laboratoriedyrket kød kan blive et mere ønskværdigt alternativ til den nuværende kødproduktion.

"Kemisk teknik og metabolisk modellering er ikke blevet brugt på dette område før, " sagde Suthers. "Det, vi virkelig forsøger at gøre her, er at se på nogle af de trin, som forskere har gjort for andre processer og forestille sig en proces, der passer til dette system."

Forskerne, som udgav deres anmeldelse i et nyligt nummer af Journal of American Institute of Chemical Engineers, tyder på, at afhængighed af den nuværende kødproduktion forårsager voksende miljø- og sundhedsproblemer.

Ifølge forskerne, husdyropdræt er ansvarlig for cirka 18 % af drivhusgasemissionerne. Husdyr udgør direkte eller indirekte 70 % af al landbrugsjord, svarende til 30 % af Jordens jordoverflade og for over 8 % af det globale menneskelige vandforbrug.

"Mængden af ​​kød, der bliver forbrugt, stiger, og hvis man ser på mængden af ​​ressourcer, der kræves for at imødekomme denne efterspørgsel, herunder jorden og de afgrøder, der er nødvendige for at fodre dyrene, det har en stor indvirkning på miljøet, " sagde Suthers. "I industrielt landbrug, der er også en øget chance for, at sygdomme, såsom vira og bakterier, kommer til at brede sig i besætningerne. Kvæg producerer også metan, så der er nogle klimapåvirkninger, såvel."

Fordi opdræt af husdyr også rejser bekymringer om dyrevelfærd, laboratoriedyrket kød kan være en tiltalende mulighed for folk, der er modstandere af kødspisning på grund af religiøse eller etiske årsager, han tilføjede.

Selvom ideen om at lave kød i et laboratorium kan være svær at forestille sig for de fleste mennesker, at sammenligne det med et bryggeri kan være en bedre måde at visualisere processen på, sagde Suthers.

"Det lyder måske usædvanligt, men, på mange måder, dette kunne ligne et bryggeri, " sagde Suthers. "I et bryggeri, du finder store ståltanke, kar og andet udstyr, som folk ikke nødvendigvis sidestiller med noget, der er lab-baseret. Men de samme ting, som folk gør i et bryggeri for at lave folks øl eller alkohol, du kunne gøre i et laboratorium."

Suthers sagde, at der skal gøres mere arbejde for at gøre laboratoriedyrket kød til en realitet, men han tilføjede, at introduktion af computermodeller er et kritisk skridt i den retning.

"Vi er stadig i de tidlige stadier af at sætte brikkerne sammen, " sagde Suthers. "Men, vi tror, ​​at computermodellering kan have stor indflydelse på dette."