Ar galima pagaminti mėsą neauginant gyvūno? Mokslininkai visame pasaulyje ieško būdų, kaip sukurti alternatyvius ir maistingus baltymų šaltinius, galinčius patenkinti augantį maisto poreikį. Viena perspektyviausių krypčių – kultivuojama mėsa, užauginta iš gyvūnų ląstelių laboratorijoje. Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkai kartu su partneriais tiria, kaip sukurti valgomus karkasus, leidžiančius tokiam audiniui augti panašiai kaip natūraliame raumenyje.
Kultivuojama mėsa – tai iš gyvūnų ląstelių laboratorijoje arba bioreaktoriuose išauginta mėsa, neauginant viso gyvūno. Šis procesas vyksta keliais etapais: pirmiausia paimamos gyvūno raumenų ląstelės, vėliau jos dauginamos maistinėje terpėje, kur jos auga ir formuoja raumeninį audinį. Galutinis produktas biologiškai atitinka gyvūnų raumenų audinį, bet yra pagamintas kitu būdu.
Galimybė kontroliuoti produkto maistinę vertę
KTU Cheminės technologijos fakulteto (CTF) Maisto mokslo ir technologijų katedros vedėja, docentė dr. Dalia Čižeikienė pasakoja, kad alternatyvų mėsai tema išryškėjo dėl kelių aiškių tendencijų: didėjančio pasaulio gyventojų skaičiaus, aplinkosauginių iššūkių, poreikio efektyviau naudoti išteklius ir kintančio vartotojų požiūrio.
„Vis daugiau žmonių domisi gyvūnų gerove, tvaresniu maistu ir technologiniais maisto gamybos sprendimais. Dėl šių priežasčių daug investuojama į alternatyvių baltymų technologijas, o kartu vis labiau išryškėja maisto technologijų specialistų svarba“, – teigia D. Čižeikienė.
KTU mokslininkė pastebi, kad kultivuojama mėsa laikoma perspektyvia technologija, nes teoriškai gali užtikrinti efektyvesnį išteklių naudojimą. Ji taip pat gali spręsti gyvūnų gerovės klausimus, kadangi mėsos gamybai nereikia auginti ir skersti gyvūnų. Be to, gamyba bioreaktoriuose leidžia tiksliai kontroliuoti mikrobiologinę saugą, riebalų sudėtį ir bendrąją maistinę vertę. Tokiu būdu atsiranda galimybė kurti naujus produktus, pavyzdžiui, mėsą su optimizuotu riebalų profiliu.
„Augaliniai mėsos pakaitalai gaminami iš augalinių baltymų (pavyzdžiui, sojų, žirnių ir kt.), kurie po technologinio perdirbimo imituoja mėsos skonį ir tekstūrą. Tačiau jie neturi gyvūninės mėsos struktūros.
Gali būti panaši į tradicinę mėsą
Pasak D. Čižeikienės, apie kultivuojamą mėsą vis dar sklando įvairių mitų. Vienas dažniausių – teiginys, kad tai dirbtinė arba sintetinė mėsa. Iš tikrųjų ji nėra sintetinė, nes gaminama iš gyvūnų ląstelių, kurios natūraliai auga, tik ne gyvūno kūne.
„Kitas mitas – kad joje yra daug chemikalų. Tačiau ląstelėms augti reikalingos tos pačios maistinės medžiagos kaip ir gyvame organizme: aminorūgštys, cukrūs ir mineralai, todėl kultivuojama mėsa nėra cheminė mėsa“, – aiškina KTU mokslininkė.
Taip pat manoma, kad ji susijusi su genetine modifikacija, tačiau kultivuojama mėsos gamyba nebūtinai apima genetinį modifikavimą – dauguma projektų naudoja natūralias gyvūnų ląsteles.
„Dar paplitęs įsitikinimas – kad ši mėsa niekada nebus panaši į tikrą mėsą. Vis dėlto, kadangi ji sudaryta iš tų pačių raumenų struktūrų, teoriškai jos skonis ir maistinė vertė gali būti labai panašūs į tradicinę mėsą“, – pabrėžia ji.
Kultivuojama mėsa jau gali atkartoti kai kuriuos audinių struktūros elementus, tačiau visiškai identiškos natūralios mėsos sudėtingos struktūros – ypač viso gabalo mėsos, pavyzdžiui, kepsnio – atkūrimas vis dar yra vienas didžiausių technologinių iššūkių.
Auga kaip natūraliame raumenyje
KTU CTF mokslininkas dr. Darius Čiužas dalijasi, kad įgyvendinant projektą CULTIMEAT kartu su partneriais – Valstybiniu mokslinių tyrimų instituto Inovatyvios medicinos centru – siekiama sukurti valgomus pluoštinius karkasus, atitinkančius maisto saugos reikalavimus. Mokslininkai siekia nustatyti jų struktūrą – skaidulų kryptį, porėtumą ir mechaninį tvirtumą, – kad ląstelės galėtų lengvai prisitvirtinti prie šių karkasų ir augti.
Dirbtiniai karkasai (angl. scaffold) – tai trimatės (3D) struktūros, pagamintos iš biomedžiagų, prie kurių ląstelės gali prisitvirtinti, daugintis ir formuoti audinį. Kultivuojamos mėsos kontekste tokie karkasai veikia kaip valgomos ekstraląstelinės matricos (ECM) pakaitalas: jie suteikia ląstelėms atraminį paviršių ir erdvinę struktūrą.
„Vien tik užauginta ląstelių masė primena pastą. Nors biologiškai tai gali būti raumenų ląstelės, toks produktas nebus panašus į mėsą, nes jam trūks trimatės struktūros ir kryptingo skaidulinio audinio išsidėstymo. Karkasai suteikia ląstelėms formą, mechaninį tvirtumą bei struktūrinį vientisumą“, – pažymi jis.
Pasak D. Čiužo, pluoštiniai karkasai suteikia ląstelėms atitinkamą mikroaplinką, panašią į tą, kurią ląstelės natūraliai patiria organizme. Raumenų satelitinės ląstelės lengvai prisitvirtina prie karkaso paviršiaus, todėl jų augimui būtina tinkama atrama. Karkaso paviršiaus struktūra ir skaidulų kryptis sudaro sąlygas ląstelėms elgtis panašiai kaip natūraliame raumenyje: išlygiuotos pluoštinės struktūros skatina jas išsidėstyti viena kryptimi, susilieti į miotūbus ir formuoti raumeninį audinį.
Biologiškai aktyvūs karkasai perduoda ląstelėms signalus, kurie padeda joms geriau prisitvirtinti, augti, kryptingai išsidėstyti ir formuoti raumenų skaidulas. Projekto metu karkaso paviršius papildomai modifikuojamas RGD peptidais – molekulėmis, kurios sukuria ląstelėms specifinius prisitvirtinimo taškus ir skatina jų virtimą raumenų ląstelėmis.
Praturtina mėsą augaliniais baltymais
KTU mokslininko teigimu, kultivuojamos mėsos tyrimuose naudojami įvairių rūšių karkasai – mikronešikliai, porėtos trimatės struktūros, hidrogeliai, pluoštiniai karkasai, nuląstelinti augaliniai audiniai ir kiti sprendimai. Tačiau kiekviena iš šių sistemų turi tam tikrų apribojimų. Pavyzdžiui, mikronešiklius vėliau reikia atskirti nuo ląstelių, o hidrogeliai dažnai būna per minkšti ir neturi pakankamai vietų ląstelėms prisitvirtinti.
Įgyvendinant projektą šis pluoštinis karkasas yra gaminamas iš valgomųjų augalinių baltymų, naudojant elektroverpimo technologiją.
„Valgomas karkasas reiškia, kad tai yra maistui tinkama sudedamoji dalis, kurios po dirbtinės mėsos kultivavimo nereikia pašalinti – ji lieka galutiniame produkte kaip struktūrinės matricos dalis. Toks karkasas ne tik suteikia mėsai būtiną pagrindą, pluoštinę medžiagą ir vientisumą, bet ir praturtina ją augaliniais baltymais, taip didindamas jo maistinę vertę“, – aiškina D. Čiužas.
Augaliniai baltymai yra valgomi, atitinka maisto saugos reikalavimus ir leidžia kurti funkcionalius, mechaniškai tvirtus pluoštinius karkasus. Žirnių, sojos, kukurūzų ar lęšių baltymai yra lengvai prieinami, plačiai naudojami maisto pramonėje ir technologiškai tinkami apdoroti elektroverpimo būdu.
„Jei valgomi, biologiškai aktyvūs ir didesnio masto gamybai pritaikomi pluoštiniai karkasai pasiteisintų, jie leistų sukurti struktūruotą raumeninį audinį be gyvūninės ar sintetinės kilmės komponentų, pagerintų kultivuojamos mėsos tekstūrą ir bendrą Europos Sąjungos maisto kokybę. Tokie sprendimai supaprastintų gamybos procesus“, – apibendrina D. Čiužas.
