Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 159
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
При этом также надо учитывать влияние гравитационного, магнитного и механического поля на скорость пролиферации мышечных клеток. Не стоит забывать и о необходимости обеспечения имитации процессов напряжения (растяжения и расслабления) для улучшения процесса дифференцировки мышечных клеток.
ГЛАВА 2. Проблемы создания
2.1. Нынешние проблемы, возможные трудности и потенциальные выгоды
Рассмотренные выше технические проблемы — не единственные трудности, с которыми предстоит столкнуться энтузиастам, решившим вводить данную технологию в промышленность.
В первую очередь возникает проблема конкурентоспособности в сравнении с обычным мясом. Как утверждал Марк Пост в своей работе от 2012 года, двумя безусловно выигрышными характеристиками для любой альтернативы привычному мясу будут эффективность производства в коммерческом смысле, в использовании ресурсов и воздействии на окружающую среду, а также успешность имитации обычного мяса «животного» происхождения. На данный момент синтетический продукт уступает привычному «животному» в плане вкусовых качеств и насыщенности (в сравнении с ним оно немного суховато). Вдобавок к этому отсутствие костей и жира также влияет на вкусовые качества конечной продукции.Решением данной проблемы может послужить совместное культивирование адипоцитов (жировых клеток) с миофибриллами. Это позволит улучшить структуру, вкус и нежность культивируемого мяса за счет эффективного увеличения внутримышечного жира, как утверждают в статье 2010 года французский ученый Хоккет (Hocquette) в соавторстве со своими коллегами. Культивирование жировых клеток методом тканевой инженерии было описано в соответствующих статьях Фрерихом (Frerich) [8], Додсоном (Dodson) [9] и Версейденом (Verseijden) [10].
Проблемой также может стать обеспечение схожести аромата, причем проблемой достаточно сложной в решении — ведь ароматические качества обеспечиваются множеством водорастворимых и жировых компонентов, а существуют еще и видовые различия и особенности/Однако в целом ценовая эффективность синтетического мяса может стать заметным преимуществом и позволит пренебречь некоторыми параметрами, необходимыми для идеального повторения животного продукта [23].
Как утверждает Вербеке (Verbeke) с коллегами в своей статье 2010 года, в идеале промышленно производимое культивируемое мясо должно быть либо схожим по своим вкусовым качествам, аромату, внешнему виду (включая цвет, текстуру, нежность) и питательной ценности, либо вовсе превосходить «животное» мясо. С этим трудно не согласиться.
Культивируемое мясо в сыром виде
Существует и упомянутая выше проблема себестоимости производства: в настоящий момент данная технология слишком дорогостоящая для масштабного производства. Совершенствование методик и оборудования за прошедшие годы снижает стоимость синтетического мяса, однако о массовом внедрении и широкой доступности речи, к сожалению, идти не может. Как пример можно привести последние попытки отечественного производителя создать заветное «мясо из пробирки». Очаковский комбинат вырастил 40 г продукта, на что затратил 900 тыс. рублей [16]. Но, опять же, при условии дальнейшего развития технологий себестоимость производства «пробирочного» мяса будет закономерно падать. Тут в качестве аргумента можно привести уже достигнутое снижение цены на культивируемое мясо. Если в 2013 году его производство на один гамбургер обошлось Марку Посту в 215 000 фунтов, то в 2017 году цена снизилась аж до 7 фунтов, то есть уменьшилась в 31 000 раз [28]. Это напоминает ситуацию с проектом «Геном человека» [29], на который изначально было затрачено около 3 млрд долларов, а затем, с течением времени и развитием технологии, цена прочтения генома упала ниже 1000 долларов.
В сравнении с «классическим» культивируемое мясо будет иметь ряд преимуществ. Среди них — гарантированное отсутствие болезнетворных микроорганизмов, а также, скорее всего, сниженное содержание гормональных препаратов, которые активно используют некоторые хозяйства при выращивании сельскохозяйственных животных. Некоторые из сторонников данной технологии также предсказывают, что синтетическое мясо будет иметь преимущества с точки зрения уменьшения воздействия опасных химических веществ, таких как пестициды и фунгициды, на окружающую среду и человека.Примечателен тот факт, что в теории после начала этого процесса мясо можно будет производить практически бесконечно, не включая в процесс новые клетки, взятые из животного организма. В этом вопросе стоит учитывать пределы Хейфлика, которые пока еще не были установлены для различных видов сельскохозяйственных животных. Однако предполагают, что одна родительская клетка, имеющая лимит Хейфлика, равный 75 [11], способна удовлетворить как минимум треть годового глобального спроса на мясо (исходя из пересчета данных за 2005–2012 и 2017 годы, согласно которым мировое потребление мяса растет приблизительно на 100 миллионов тонн за 7 лет и на 70 миллионов тонн за 5 лет). Налицо — огромный потенциал для удовлетворения спроса потребителя.
Однако помимо решения возможной проблемы нехватки продовольствия, существуют также и иные преимущества, которые не приходят на ум сразу. В первую очередь это — освобождение огромных сельскохозяйственных площадей, приспособленных под пастбища. Кроме того, по большей части отпадет необходимость в выращивании части кормовых культур. Сократятся объемы загрязнения окружающей среды метаном, способствующим усугублению парникового эффекта. Оценка потенциала снижения затрат ресурсов основана сейчас лишь на гипотетических моделях того, каким образом может повлиять на эти сферы выращивание мяса. Ханна Туомисто (Hanna Tuomisto) и ее коллеги в статье 2011 года сравнили культивируемое мясо с традиционным производством говядины, овцы, свинины и птицы. В ходе своего исследования они обнаружили, что культивация мяса в сравнении с традиционным выращиванием этих животных на убой производит примерно на 78–96% меньше выбросов парниковых газов, занимает на 99% меньше сельскохозяйственных угодий, требует на 82–96% меньше водных ресурсов, и использует на 7–45% меньше энергии [29]. «Разброс» в процентных показателях здесь зависит от того, с мясной продукцией какого вида идет сравнение (хотя птица потребляет меньше энергии).Отчасти, конечно, это может навредить некоторым сопутствующим сферам промышленности, будь то производство комбикормов или вакцин для профилактики зоонозов и т.д. Однако можно предположить, что процесс внедрения технологии в промышленность будет происходить достаточно плавно, ведь оно требует оборудования высокотехнологичных заводов с соответствующим персоналом, поэтому «краха» для сопутствующих производств не наступит (хотя объемы и сократятся). Ну и, в конце концов, с точки зрения этики подобная продукция лучше и «гуманнее», нежели привычная мясная продукция, ведь в этом случае нет необходимости убивать огромное число животных для удовлетворения собственных потребностей.
Наконец, существует также проблема продвижения на рынке, возникающая в связи с особенностями общественного восприятия культивируемого мяса. Согласно исследованиям Вербека, Санса и ван Лу [30], невозможно точно предсказать отношение к продукту, так как он еще не был полноценно представлен на рынке. Однако руководствуясь результатами тех же исследований и проведенных опросов, можно сказать, что лишь незначительное количество людей категорически отказывается употреблять подобную продукцию. Одной из возможных проблем на начальных этапах интеграции культивируемого мяса в рынок продуктов питания может стать несколько негативное отношение к нему из-за «искусственного» происхождения, на что указывают соответствующие исследования
[31]. Ряд ученых, прогнозирующих восприятие данного продукта потребителем, сходится во мнении, что с точки зрения вегетарианцев культивируемое мясо будет куда более приемлемым, нежели «традиционное». Тем не менее по результатам исследований упомянутых Вербека, Санса и ван Лу [30], вегетарианцы менее склонны верить в «здоровость» культивируемого мяса — потому лишь на их реакцию в данном вопросе опираться не стоит. На восприятие культивируемого мяса может также повлиять и «более ранний» опыт потребления «синтетической» продукции. Если то же искусственное молоко или яичный белок, имеющие возможность более быстрой и широкой коммерциализации, поступят на рынок раньше «мяса из пробирки», то опыт потребления данной продукции может повлиять и на отношение к культивируемому мясу [31].
Что же в итоге? Одно можно сказать точно — данная технология будет развиваться и дальше, но какими темпами — пока точно не ясно. На темпы ее развития в первую очередь влияет интерес со стороны инвесторов, которые могут обеспечить финансовую поддержку энтузиастов, занимающихся развитием этой технологии [31]. Однако постепенное технологическое развитие позволяет находить новые методы совершенствования процесса производства культивируемого мяса. Наиболее актуальными проблемами всё еще являются цена (несмотря на ее значительное снижение), необходимость создания подходящего каркаса, а также придание соответствующих вкуса, запаха, внешнего вида «мясу из пробирки». Согласно исследованиям, можно предположить, что отношение к этому продукту будет зависеть от множества различных факторов [31], однако при правильной подаче и ценовой доступности потребители, скорее всего, положительно воспримут «мясо из пробирки» на прилавках магазинов.Таким образом, после решения проблем, препятствующих промышленным масштабам производства, человечество плавно перейдет к употреблению культивируемого мяса — в определенном смысле более здоровому и чистому продукту, позволяющему отойти от традиционного производства путем выращивания и убоя сельскохозяйственных животных. Этот процесс, вероятнее всего, неизбежен — численность населения с каждым годом растет, равно как и его запросы на мясную продукцию. Остается надеяться, что эта технология будет отточена и выведена в производство до момента наступления острой нехватки продовольствия, и сполна удовлетворит запросы будущих поколений на мясо.
Список использованной температуры
-
Thornton P.K. Livestock production: recent trends, future prospects /P.K.Thornton // Philosophical transactions of the royal society. –2010. –Vol. 365. –P. 2853 – 2867. -
Post M.J. Cultured meat from stem cells: Challenges and prospects /M.J.Post //Meat Science. –2012. –Vol. 92. –P. 297 – 301. -
Пат. 2314719 Российская Федерация, МПК7 C12N 5/06, A23 L 1/31. Способ получения мясного продукта / Рогов И.А., Валихов А.Ф., Демин Н.Я., Кроха Н.Г., Лисицын А.Б., Семёнов Г.В., Титов Е.И., Тутельян В.А., Рогов С.И., Эрнст Л.К.; заявитель и патентообладатель ФАО ГОУ ВПО Московский государственный университет прикладной биотехнологии. – № 2006119540; заявл. 06.06.2006; бюл. №2. -
Рогов И.А. Способ выращивания мяса in vitro. Обзор / И.А. Рогов, И.М. Волкова // Биозащита и биобезопасность. – 2012. – Т. IV. – № 3 (12). – С. 26 – 32. -
Toumisto H.L. Environmental impacts of cultured meat production / H.L. Toumisto, M.J.T.de Mattos// Environmental Science and Technology. –2011. – Vol. 45. – P. 6117 – 6123. -
Дифференцировка мультипотентных мезенхимных стволовых клеток, выделенных из костного мозга и жировой ткани крупного рогатого скота, в клетки мышечной ткани in vitro / И.А. Рогов, И.М. Волкова, К.В. Кулешов, И.П. Савченкова // Сельскохозяйственная биология. – 2012. – № 6. – С. 66 ‑72. -
Popper N. (2014). Behold the beefless ‘impossible whopper. The New York Times; -
M.A Benjaminson, J.A Gilchriest, M Lorenz. (2002). In vitro edible muscle protein production system (mpps): stage 1, fish. Acta Astronautica. 51, 879-889; -
Tomohiko Kazama, Masaki Fujie, Tuyoshi Endo, Koichiro Kano. (2008). Mature adipocyte-derived dedifferentiated fat cells can transdifferentiate into skeletal myocytes in vitro. Biochemical and Biophysical Research Communications. 377, 780-785; -
P.D. Edelman, D.C. McFarland, V.A. Mironov, J.G. Matheny. (2005). Commentary: In Vitro-Cultured Meat Production. Tissue Engineering. 11, 659-662; -
Mark J. Post. (2012). Cultured meat from stem cells: Challenges and prospects. Meat Science. 92, 297-301; -
Mark J Post. (2014). Cultured beef: medical technology to produce food. J. Sci. Food Agric.. 94, 1039-1041; -
Aleksander Skardal, Jianxing Zhang, Glenn D. Prestwich. (2010). Bioprinting vessel-like constructs using hyaluronan hydrogels crosslinked with tetrahedral polyethylene glycol tetracrylates. Biomaterials. 31, 6173-6181; -
Иванов Ю.А. и Петров Е.Б. (2016). Разработка биореактора для производства культурального мяса. «Вестник ВНИИМЖ». 1, 3–6; -
Surendranath P. Suman, Poulson Joseph. (2013). Myoglobin Chemistry and Meat Color. Annu. Rev. Food Sci. Technol.. 4, 79-99; -
Rebecca L. Carrier, Maria Papadaki, Maria Rupnick, Frederick J. Schoen, Nenad Bursac, et. al.. (1999). Cardiac tissue engineering: Cell seeding, cultivation parameters, and tissue construct characterization. Biotechnol. Bioeng.. 64, 580-589; -
R. G. Dennis, B. Smith, A. Philp, K. Donnelly, K. Baar. (2009). Bioreactors for Guiding Muscle Tissue Growth and Development. Bioreactor Systems for Tissue Engineering. 39-79; -
Courtney A. Powell, Beth L. Smiley, John Mills, Herman H. Vandenburgh. (2002). Mechanical stimulation improves tissue-engineered human skeletal muscle. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 283, C1557-C1565; -
Mai T. Lam, Yen-Chih Huang, Ravi K. Birla, Shuichi Takayama. (2009). Microfeature guided skeletal muscle tissue engineering for highly organized 3-dimensional free-standing constructs. Biomaterials. 30, 1150-1155; -
Jeffrey T. Borenstein, H. Terai, Kevin R. King, E.J. Weinberg, M.R. Kaazempur-Mofrad, J.P. Vacanti. (2002). . Biomedical Microdevices. 4, 167-175; -
Bernhard Frerich, Karsten Winter, Konstanze Scheller, Ulf-Dietrich Braumann. (2012). Comparison of Different Fabrication Techniques for Human Adipose Tissue Engineering in Severe Combined Immunodeficient Mice. Artificial Organs. 36, 227-237; -
M.V. Dodson, S. Wei, M. Duarte, M. Du, Z. Jiang, et. al.. (2013). Cell Supermarket: Adipose Tissue as a Source of Stem Cells. J. Genomics. 1, 39-44; -
Femke Verseijden, Sandra J. Posthumus-van Sluijs, Johan W. van Neck, Stefan O. P. Hofer, Steven E. R. Hovius, Gerjo J. V. M. van Osch. (2012). Vascularization of prevascularized and non-prevascularized fibrin-based human adipose tissue constructs after implantation in nude mice. J Tissue Eng Regen Med. 6, 169-178; -
E. Claeys, S. De Smet, A. Balcaen, K. Raes, D. Demeyer. (2004). Quantification of fresh meat peptides by SDS–PAGE in relation to ageing time and taste intensity. Meat Science. 67, 281-288; -
Бармина С. (2019). Очаковский комбинат пищевых ингредиентов представил первую в России котлету из искусственного мяса. «Площадь Свободы»; -
Кулишов К.Ю. (2017). Инновационная технология производства искусственного мяса. «Материалы международной студенческой научной конференции». 136–138; -
Геном человека: как это было и как это будет; -
Hanna L. Tuomisto, M. Joost Teixeira de Mattos. (2011). Environmental Impacts of Cultured Meat Production. Environ. Sci. Technol.. 45, 6117-6123; -
Wim Verbeke, Pierre Sans, Ellen J Van Loo. (2015). Challenges and prospects for consumer acceptance of cultured meat. Journal of Integrative Agriculture. 14, 285-294; -
Neil Stephens, Lucy Di Silvio, Illtud Dunsford, Marianne Ellis, Abigail Glencross, Alexandra Sexton. (2018). Bringing cultured meat to market: Technical, socio-political, and regulatory challenges in cellular agriculture. Trends in Food Science & Technology. 78, 155-166; -
Jianming Liu, Xin Lv. (2014). The Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Lidocaine- Loaded Biodegradable Poly(lactic-co-glycolic acid) Microspheres. IJMS. 15, 17469-17477.