Konsumtionen av kött i mat är oetisk gentemot djur och leder till en betydande ökning av skadliga utsläpp till atmosfären, vilket påverkar globala klimatförändringar. Kan denna situation ändras? Det är osannolikt att alla människor på jorden blir veganer, men kött kan odlas konstgjordt från djurstamceller. Så vägen ut har hittats? Ja, säger forskare. Inte riktigt, argumenterar ekologer och teknologer. Produktionen av konstgjord kött är fortfarande för dyrt ekonomiskt - och, konstigt nog, lämnar ett mer rikligt kolavtryck än att odla konventionellt kött. Trots detta förlorar inte anhängare av den nya produkten hoppet om att föra den till marknaden i industriell skala.
I september meddelade ryska producenter att de ansluter sig till den globala trenden med "odlat kött". Enligt ideologerna i denna verksamhet kan muskelfibrer odlas i en bioreaktor från stamceller i ett speciellt näringsmedium istället för att döda djur för kött.
Denna produkt är också känd som "provrörskött" och "rent kött". Det senare uttrycket innebär att dina karameller är etiskt och miljövänliga.
Fasta och kött
Idén att producera kött i ett provrör (eller snarare i en petriskål) kom från biomedicin: framsteg inom odling av stamceller och 3D-tryck av organinspirerade matteknologer. Om vävnad kan odlas i laboratoriet för transplantation, varför inte odla det för mat?
Principen om att odla kött i en förenklad form upprepar principen om att odla vävnad: stamceller isoleras från ett prov av djurmuskel, som sedan multipliceras i ett speciellt näringsmedium som innehåller hormoner och tillväxtfaktorer och tvingas differentieras till muskelfibrer.
Processen att laga konstgjord kött på laboratoriet i anläggningen för livsmedelsingredienser i Ochakovo.
Kampanjvideo:
Prover av konstgjorda köttceller i laboratoriet i Ochakovo Food Ingredients Plant.
Liknande experiment i syfte att få en ätbar produkt har genomförts i laboratorier sedan 1990-talet, men populariseringen av idén beror till stor del på forskaren Mark Post från universitetet i Maastricht (Nederländerna). 2013 presenterade han för reportrar den första hamburgaren med en kotlett gjord av kor muskelceller odlade i hans laboratorium.
Vid presentationen bereddes koteletten av kocken och ätdes ceremoniellt av kulinariska kritiker. Utifrån utvärderingarna liknade produkten i alla avseenden”traditionellt” kött, förutom att det inte var så saftigt. Under 2015 grundade Post Mosa Meat, ett företag som optimerar köttproduktionen i laboratoriet, i syfte att föra ut produkten till 2020.
Den första kotlet odlades inom tre månader och kostade skaparna tre hundra tusen dollar. Men presentationen väckte intresse för företag och investerare i "rent kött", vilket ledde till uppkomsten av många nystartade företag som syftade till att effektivisera processen. Redan 2017 var kostnaden för muskelfibrer från laboratoriet 5 tusen dollar per kilo, och idag har den sjunkit flera gånger mer.
Enligt Forbes utvecklar för närvarande minst 26 företag "rent kött" i världen, vars mål är att göra en produkt tillgänglig för masskonsumenten.
Hur mycket kostar det att odla
Låt oss föreställa oss att vi vill odla en bit av sådant kött från början. Först måste vi utrusta laboratoriet: köpa centrifuger, ett mikroskop, en laminär flödesbox för sterilt arbete, en autoklav, en CO2-inkubator för att upprätthålla den erforderliga koncentrationen av koldioxid i startkulturen och flera bioreaktorer med olika volymer för att odla biomassa i olika stadier av "mognad".
Då måste du få stamceller från vilka kulturen kommer att odlas. De isoleras bäst från ett muskelprov från ett ungt djur (till exempel en nyfödd kalv) med hjälp av en speciell teknik som inkluderar vävnadslys och cellval.
Forskare som arbetar med optimering av tekniken diskuterar skapandet av en biobank av stamceller från vilka det kommer att vara möjligt att ta provet som krävs för produktion - detta skulle något minska kostnaden för processen.
Vidare måste cellkulturen odlas i en odlingskolv och sedan sekvensiellt odlas i flera bioreaktorer med omrörning och luftning i ett näringsmedium (om vi verkligen vill odla en hel del celler). Därefter måste cellerna tas bort från bioreaktorn och utsädes på ett ätbart ställning (till exempel från kollagen), vilket kommer att ge produkten utseendet till en köttbit.
Hela processen kommer att ta cirka 40 dagar, under vilka det kommer att vara nödvändigt att övervaka processens sterilitet.
Schema för den föreslagna tekniska processen för odling av kött i laboratoriet.
Kostnaden för näringsmediet utgör den största delen av den slutliga produktens slutkostnad, och i produktionen kommer den att konsumeras i hundratals liter. Analytiker uppskattar att kostnaden för "rent kött" kommer att vara jämförbart med kostnaden för traditionellt kött, när priset på en liter medium inte kommer att vara mycket högre än en dollar.
Under tiden kostar det mer än tre hundra dollar per liter i den billigaste versionen.
Hur du optimerar din miljö
Mediet har en komplex sammansättning och måste innehålla de erforderliga proteinerna, lipider, salter, aminosyror, vitaminer och hormoner. Utvecklarna ger sig själva uppgiften att för det första bli av med källor med animaliskt ursprung (till exempel fetalt kalvserum, som ofta läggs till mediet för att ge den önskade kompositionen), och för det andra att göra mediet så billigt som möjligt.
För att göra detta försöker forskare att minimera antalet komponenter, samla in media från rekombinanta proteiner (det vill säga de som produceras i mikroorganismer som E. coli och jäst) och leta efter lämpliga växtkomponenter.
Enligt beräkningarna från experter från The Good Food Institute kan odlingsmediet sänkas i pris med ytterligare 10-1000 gånger om produktionen av rekombinanta tillväxtfaktorer optimeras - de dyraste komponenterna i mediet, utan vilka stamceller helt enkelt inte kommer att växa och differentieras.
Listan över komponenter i mediet med angiven kostnad för 20 tusen liter.
Ochakiv Food Ingredients Plant, som diskuterades i början av artikeln, rapporterade att den första 40-gram biten "kött" kostade dem 900 tusen rubel. Detta belopp inkluderade inte laboratorieutrustning, för vilka ytterligare 9 miljoner rubel spenderades.
Företagets direktör, Alexander Savkov, bekräftade att de viktigaste kostnaderna för att odla cellerna föll på tillväxtmediet. Det var riktigt, i hans laboratorium använde de en importerad schweizisk tillverkad miljö som användes inom biomedicin. De viktigaste ansträngningarna för företagets teknologer, liksom deras utländska kollegor, kommer att riktas mot skapandet av en billig analog.
Teknologer står inför riktigt svåra uppgifter, eftersom "rent kött" måste odlas i stor skala - mycket större än industrin växer nu däggdjursceller, som till exempel används för att producera antikroppar.
Vad är fel med kor
Förutom den uppenbara etiska aspekten (dödande av djur), som tvingar många människor att bli vegetarianer, orsakar djurhållningen betydande miljöskador. Uppfödning av boskap bidrar med 14,5 procent av de totala utsläppen av växthusgaser till atmosfären, medan betesmarker och fodergrödor står för 80 procent av jordbruksmarken.
Samtidigt levererar djurhållningen endast 37 procent av dietproteinet. De dominerande växthusgaserna från boskapen är metan från nötkreatur. När det gäller att påskynda den globala uppvärmningen är den 28 gånger farligare än koldioxid.
Det största bidraget till utsläpp görs emellertid inte av boskapen själv, utan av åtgärder för dess underhåll - bortskaffande av gödsel, gödselproduktion, plöjning av mark och foderproduktion. Enligt prognoserna från FN: s livsmedels- och jordbruksorganisation, kommer 2050 efterfrågan på boskapsprodukter att öka med 70 procent. Det ser ut som att den här branschen verkligen behöver optimering.
Dessa fakta används av utvecklarna av "rent kött" när de vänder sig till investerare för finansiering. De lovar att om det lyckas kommer andelen "traditionellt" kött på marknaden under de kommande 20 åren att falla till 40 procent, och antalet nötkreatur kommer att reduceras från en och en halv miljard till flera tiotusentals.
Mosa Meat hävdar i synnerhet att produktionen av sin produkt kommer att kräva 99 procent mindre mark och 96 procent mindre vatten än konventionella boskapsförhållanden, och växthusgasutsläppen kommer att reduceras med 96 procent.
Vars spår är värre
Men forskare ifrågasätter redan köttens ovillkorliga miljövänlighet från ett provrör. Forskare från Oxford har beräknat vilket kolavtryck som kommer att lämna produktionen av "rent kött" i en bioreaktor på ett näringsmedium som innehåller cyanobakteriellt extrakt och tillväxtfaktorer som produceras i E. coli-celler.
Beräkningarna inkluderade inte bara faktorer som produktion av gödningsmedel för odling av cyanobakterier, utan till och med den elektricitet som spenderades på sterilisering av komponenterna i mediet. Modellen sammanställdes för tre platser med olika "kolkostnader" för elproduktion - Thailand, Spanien och Kalifornien.
Beroende på produktionstekniken varierade resultaten från 1,7 till 25 kg koldioxidekvivalenter per kilo produkt. Samtidigt har forskare uppskattat spridningen av värden för kolavtryck för produktion av ett kilo nötkött till 28-43 kg CO2-ekvivalenter.
Jämförelse av påverkan på den globala uppvärmningen av traditionell nötköttproduktion (Sverige, Brasilien, USA) och odlat kött enligt olika scenarier (odlade) på lång sikt. Diagrammet antar att odlat kött kommer att ersätta nötkött.
Även om odlat kött vid första anblicken verkligen har en ekologisk fördel jämfört med nötkött, minns författarna av verket att det huvudsakliga bidraget till kolvärdet för nötkött kommer från metan. Dess livstid i atmosfären är 12 år, medan koldioxid inte går någonstans därifrån. Således kan odlat kött på lång sikt vara ännu farligare för den globala uppvärmningen på grund av dess”rena” kolbidrag.
Men Alexei Kokorin, chef för World Wildlife Fund (WWF), klimat- och energiprogrammet, anser att metan, som främst produceras av mjölkkor, inte ska diskonteras på kort sikt.”Energin från nedbrytning av metan ackumuleras i slutändan i havets övre lager. Resultatet av detta är bland annat en ökning i frekvensen av extrema naturfenomen, till exempel orkanvindar - det vi ser just nu,”kommenterar klimatologen.
Det är också värt att tänka på att produktionen av nötkött är den dyraste jämfört med andra typer av kött. Att producera ett kilo kyckling kostar oss cirka fem kg CO2-ekvivalenter, vilket redan är ganska jämförbart med produktionen av "rent kött", vars kolavtryck inte beror på vars kött odlas i bioreaktorn.
Kostnaden för ett kilo jordbruksprodukter i kolekvivalent. Minimivärdena är för rotgrödor och maxvärdena för nötkött och lamm.
Vad är kött
Rent kött har ännu inte träffat marknaden, men traditionella köttproducenter vidtar redan åtgärder för att skydda sina produkter från konkurrenter. Förra året framställde US Cattleman's Association State Agricultural Inspectorate (FSIS) för att förbjuda alla andra livsmedel än de som härrör direkt från djur från att namnges kött.
Boskapsuppfödare är inte bara upptagna med muskler som odlas i laboratoriet, utan också med en mängd olika vegetariska växtproteinprodukter som marknadsförs som köttersättningar. Till skillnad från odlat kött finns deras produkter redan tillgängliga i butiker och restauranger.
Grundat av Stanford biokemiprofessor Patrick Brown har Impossible Foods gjort en hel del forskning för att göra en produkt som ser ut som kött på alla sätt. Forskarna insåg att hemoglobin (ett heminnehållande protein i blodet) ger många egenskaper till kött, och ersatte det med benhemoglobin, isolerat från knutarna på sojabönorötterna.
För massproduktionen av "vegetabiliskt kött" etablerade företaget produktionen av rekombinant benhemoglobin i jästceller. Den amerikanska Food and Drug Administration har redan erkänt kokt hemoglobin som en säker mat, och Impossible Burger, som förmodligen inte kan skiljas från nötkött, finns nu tillgängligt på flera restaurangkedjor i USA, inklusive den populära Burger King-kedjan.
Grundat 2009 och säljer Beyond Meat växtbaserade imitationer av kycklingklumpar, nötköttburgare och fläskkorvar över hela världen. Deras produktutveckling sponsrades också av Bill Gates och Tyson Foods Corporation. Burgerburgaren är baserad på ärtproteinekstrakt samt risprotein, kokosnötolja, stärkelse, lecitin och andra icke-animaliska komponenter.
Medan sådana produkter fortfarande är inriktade på veganer, är "rent kött" positionerat som en fullständig ersättning för vanligt kött. Men enligt undersökningarna är potentiella konsumenter grovt lika indelade i två läger: vissa är entusiastiska över idén och till och med redo att betala för mycket, medan andra förklarar att de inte kommer att äta något som odlas i laboratoriet.
Teknologer är naturligtvis lite listiga: till skillnad från en traditionell köttbit som innehåller fett och andra komponenter, för vilka många älskar smaken av grill, är odlat kött en "torr" muskel.
Tillsynsmyndigheterna är också fortfarande misstänkta för den nya produkten: enligt experter kan "rent kött" på grund av produktionsteknologi innehålla stora mängder hormoner eller tillväxtfaktorer, och ett växtbaserat näringsmedium kan orsaka allergier hos konsumenterna.
Behöver äta mindre
Med tanke på de tekniska svårigheter som beskrivs ovan och behovet av att gå igenom certifieringsförfarandena för produkten är det osannolikt att vi kommer att försöka "rent kött" inom en snar framtid. Medan växtbaserade köttsimulatorer går in i den växande asiatiska marknaden, bekräftar forskare att växtbaserade dieter verkligen är de mest hållbara.
”Den senaste IPCC-rapporten uppskattar att utsläpp av växthusgaser från all mat på planeten står för cirka 30 procent av de totala utsläppen. Samtidigt, om mänskligheten helt övergår till en vegansk kost, kan andelen matutsläpp minskas med 15-20 procent. Även om du byter till en Medelhavsdiet som innehåller tillräckligt med kött och fisk, kommer utsläppen att minskas märkbart, säger Aleksey Kokorin.
Processen att laga konstgjord kött på laboratoriet i anläggningen för livsmedelsingredienser i Ochakovo.
Att flytta bort från traditionella kött- och mejeriprodukter kommer att minska jordbruksmarken med 75 procent, samtidigt som alla håller ombord, enligt en ny studie publicerad i Science.
För dem som inte är redo att helt djurfoder djur och byter till sojaprotein rekommenderar Nature en fortfarande mycket miljövänlig flexitär diet som innehåller lite kyckling, fisk och ägg.
Statistik visar dock att i utvecklade länder kastas minst en tredjedel av maten och befolkningen snabbt går upp i vikt, så det första steget i kampen mot klimatförändringar kan vara en enkel regel "äta mindre" - oavsett vad.
Daria Spasskaya
