النمذجة الاقتصادية لإنتاج الوسائط الخالية من المصل

Q: What steps can make serum-free media production more cost-effective for cultivated meat?

Serum-free media (SFM) is a major expense in producing cultivated meat, often making up nearly half of the variable costs. Reducing this expense is essential to making cultivated meat as affordable as traditional meat. Here are some effective strategies to cut costs: Cutting supplement expenses : Replace costly animal-derived proteins like albumins with plant-based or recombinant alternatives. Additionally, lower the concentration of expensive growth factors without compromising cell growth. Choosing economical raw materials : Use affordable ingredients like plant-protein hydrolysates, sugars, and salts instead of costly pharmaceutical-grade reagents when formulating the basal medium. Recycling media : Adopt media-recycling or continuous-perfusion systems to recover and reuse up to 80% of spent media, reducing the demand for fresh supplies. Streamlining formulations : Employ experimental design techniques to create simpler formulations with fewer components that still maintain efficient cell growth. By applying these methods, studies have shown it’s possible to bring the cost of serum-free media down to around £0.50 per litre. Another critical factor is ensuring reliable access to specialised ingredients and equipment. This is where Cellbase plays a key role. As a trusted B2B marketplace, Cellbase connects cultivated meat companies with verified, food-grade raw materials and bioreactor hardware. Centralising procurement through Cellbase provides businesses with transparent pricing, bulk discounts, and expert support - making large-scale production a more practical and cost-effective reality in the UK.

Q: What are the key challenges in scaling serum-free media for cultivated meat production?

Scaling serum-free media (SFM) for cultivated meat comes with its fair share of obstacles. One of the biggest challenges is cost . SFM typically makes up more than half of the variable operating expenses in most production models. Growth factors and recombinant proteins, key components of SFM, remain pricey. While some progress has been made by substituting serum components with food-grade alternatives for certain cell lines, a one-size-fits-all solution is still out of reach. On top of that, the intricate formulations of SFM complicate large-scale production and recycling, leading to more waste and higher costs. Bioprocessing challenges add another layer of complexity. Issues like slow cell growth rates, metabolic inefficiencies, and damage caused by shear forces limit the density of cells that can be achieved in bioreactors. These problems become even more pronounced as media viscosity increases at higher cell concentrations. Although advanced approaches such as continuous manufacturing and specialised filtration methods show potential, they demand expensive and intricate infrastructure, making them less accessible. Lastly, supply chain reliability remains a critical concern. Securing a steady supply of consistent, high-quality SFM ingredients at the volumes needed for commercial production is no small feat. Platforms like Cellbase aim to address this by offering a marketplace for verified serum-free components, helping cultivated meat companies streamline their scaling efforts.

Q: How does using food-grade components help lower production costs?

Switching to food-grade components can slash costs by replacing pricey pharmaceutical-grade materials like fetal bovine serum and bovine serum albumin with more affordable, widely available food-grade alternatives. These changes tackle one of the biggest expenses in cultivated meat production: the high variable operating costs tied to growth media. Using food-grade inputs not only cuts costs but also paves the way for scaling up production, bringing cultivated meat closer to being a financially practical option for large-scale manufacturing.

الوسائط الخالية من المصل (SFM) ضرورية لإنتاج اللحوم المزروعة، حيث تحل محل المصل المشتق من الحيوانات مثل FBS لمعالجة المخاوف الأخلاقية والمتطلبات التنظيمية. ومع ذلك، فإن تكلفتها العالية - التي غالباً ما تتجاوز 50% من نفقات الإنتاج - تشكل حاجزاً رئيسياً أمام الجدوى التجارية. إليك ما تحتاج إلى معرفته:

محركات التكلفة الرئيسية: تهيمن عوامل النمو مثل FGF-2 وTGF-β على تكاليف SFM، حيث تساهم بما يصل إلى 98% في بعض التركيبات. كما أن البروتينات المؤتلفة مثل الألبومين لها أهمية كبيرة.
استراتيجيات توفير التكاليف:
- استخدام مواد بدرجة غذائية، والتي تكون أرخص بنسبة تصل إلى 82% من المدخلات بدرجة صيدلانية.
- استخدام تقنيات إعادة تدوير الوسائط لتقليل النفايات وتحسين الكفاءة.
- تطوير طرق إنتاج عوامل نمو فعالة من حيث التكلفة، مثل الزراعة الجزيئية أو الهندسة الوراثية لخطوط الخلايا.
تأثير التوسع: مفاعلات حيوية أكبر (e.g.، يمكن لمفاعلات الرفع الهوائي بسعة 260,000 لتر أن تخفض التكاليف بأكثر من 50%. الابتكارات على نطاق الطيار قد خفضت تكاليف SFM إلى ما يصل إلى £0.06 لكل لتر.
التحديات: مخاطر التلوث العالية، العرض المحدود للبروتينات المؤتلفة، والحاجة إلى عوامل نمو مستقرة ومنخفضة التكلفة.

تقليل تكاليف SFM ضروري لإنتاج اللحوم المزروعة بأسعار تنافسية. التقدم الحالي، مثل التصنيع المستمر والبدائل الغذائية، يقرب الصناعة من هذا الهدف.

د.بيتر ستوجيوس: عوامل النمو منخفضة التكلفة للوسائط الخالية من المصل

تحليل تكلفة الوسائط الخالية من المصل

Serum-Free Media Cost Breakdown: Growth Factors vs Basal Components — تحليل تكلفة الوسائط الخالية من المصل: عوامل النمو مقابل المكونات الأساسية

المكونات الرئيسية للتكلفة

عندما يتعلق الأمر بالوسائط الخالية من المصل، تهيمن عوامل النمو والبروتينات المؤتلفة على هيكل التكلفة، وغالبًا ما تشكل أكثر من 95% من إجمالي النفقات. على سبيل المثال، في وسط Essential 8، يكون عاملان نمو محددان مسؤولين عن تقريبًا جميع التكاليف. في وسط Beefy-9، يشكل الألبومين وFGF-2 والأنسولين معًا حوالي 60% من إجمالي التكلفة ^[2].

من ناحية أخرى، تساهم مكونات الوسائط الأساسية - مثل الأحماض الأمينية والجلوكوز والفيتامينات والأملاح - بجزء صغير فقط. في Essential 8، تشكل الوسائط الأساسية 1.4% فقط من التكاليف، بينما في Avian SFM، ترتفع إلى 11% ^[2].المخازن، الهرمونات، والمكملات الأخرى تضيف حتى أقل، حيث تشكل أقل من 0.2% ^[2].

تسلط هذه الفروقات في توزيع التكلفة الضوء على الإمكانية لتحقيق وفورات كبيرة من خلال النظر في درجات المكونات البديلة، مثل الخيارات الغذائية.

مدخلات الدرجة الصيدلانية مقابل الدرجة الغذائية

الفرق في التكلفة بين المكونات من الدرجة الصيدلانية والدرجة الغذائية لافت للنظر. في المتوسط، تكون مكونات الدرجة الغذائية أرخص بنسبة 82% من نظيراتها من الدرجة الصيدلانية عند شرائها بوزن 1 كجم ^[2]. يمكن أن تكون بعض مكونات الدرجة الصيدلانية أغلى بنسبة تصل إلى 90%. على سبيل المثال، يكلف L-جلوتامين £344/كجم في الدرجة الصيدلانية مقابل £33/كجم للدرجة الغذائية. وبالمثل، يكلف الجلوكوز £83/كجم مقارنة بـ £10/كجم، وكلوريد الصوديوم £63/كجم مقابل £12/كجم ^[2].

لقد أظهرت الشركات بالفعل إمكانيات المواد من الدرجة الغذائية.نجحت شركة Mosa Meat، بالتعاون مع Nutreco، في استبدال 99.2% من غذاء الخلايا الأساسي (بالوزن) بمكونات صالحة للأكل، محققة نموًا للخلايا مماثلًا للوسائط ذات الدرجة الصيدلانية ^[2]. اتبعت IntegriCulture نهجًا مختلفًا من خلال تبسيط وسطها من 31 مكونًا إلى 16، واستبدال بعض الأحماض الأمينية بمستخلص الخميرة الصالح للأكل لإنشاء صيغة "I-MEM2.0" ^[2].

تؤثر هذه البدائل بشكل كبير على تكلفة الوسائط، مما يخفض سعر اللتر الواحد من التركيبات الخالية من المصل.

تكاليف الوسائط لكل كيلوغرام من اللحوم المزروعة

تلعب تكلفة الوسائط لكل لتر دورًا حاسمًا في تحديد السعر الإجمالي للحوم المزروعة. في أغسطس 2024، عرضت Believer Meats وسطًا خاليًا من المصل بتكلفة لا تتجاوز £0.50 لكل لتر ^[1]^[2].بحلول يونيو 2025، Clever Carnivore في شيكاغو خفضت التكاليف بشكل أكبر، محققةً 0.06 جنيه إسترليني لكل لتر على نطاق تجريبي من خلال إنتاج عوامل النمو داخليًا ^[6]. وقد أبلغت شركات أخرى عن أسعار تنافسية، بما في ذلك 0.18 جنيه إسترليني لكل لتر (Gourmey) و0.22 جنيه إسترليني لكل لتر (Meatly) ^[6].

هذه التطورات في خفض التكاليف تؤثر مباشرة على السعر لكل كيلوغرام من اللحوم المزروعة. على سبيل المثال، باستخدام مفاعل رفع الهواء بسعة 260,000 لتر، تقدر تكلفة إنتاج لحم البقر المزروع بـ 10.20 جنيه إسترليني لكل كجم. في المقابل، تؤدي المفاعلات الحيوية الأصغر بسعة 42,000 لتر إلى تكلفة أعلى تبلغ 23.90 جنيه إسترليني لكل كجم ^[7]. تتوقع Believer Meats أن الوسط الذي يكلف 0.50 جنيه إسترليني لكل لتر يمكن أن يمكن من إنتاج دجاج مزروع بسعر 4.90 جنيه إسترليني لكل رطل (10.80 جنيه إسترليني لكل كجم)، مما يجعله متوافقًا مع سعر الدجاج العضوي ^[1]^[2].

النماذج الاقتصادية لإنتاج الوسائط الخالية من المصل

نهج النمذجة

التحليل التقني الاقتصادي (TEA) هو طريقة رئيسية لتقييم الإمكانات التجارية لإنتاج الوسائط الخالية من المصل. يجمع هذا النهج بين هندسة العمليات وتقدير التكاليف، مستعيرًا تقنيات من صناعات المعالجة الحيوية واسعة النطاق لتقييم كل من النفقات الرأسمالية والتشغيلية ^[4]^[5].

يركز جزء كبير من هذه النماذج على المقارنة بين أنظمة التغذية الدفعة وأنظمة التدفق المستمر لتحديد أيهما أكثر كفاءة من حيث التكلفة. لقد حظيت تقنية التدفق المستمر، وخاصة الترشيح بالتدفق الجانبي (TFF)، بالاهتمام نظرًا لقدرتها على الحفاظ على كثافات خلوية أعلى وتمكين الحصاد المستمر على مدى فترة 20 يومًا ^[1]^[5].تحليل الحساسية يُستخدم بشكل متكرر لتحديد العوامل الرئيسية التي تؤثر على التكلفة - مثل حجم المفاعل الحيوي، كثافة الخلايا، وأسعار عوامل النمو - التي تؤثر بشكل كبير على التكلفة النهائية للإنتاج ^[1]^[4]. هذه الرؤى ضرورية للتحقق من صحة النماذج النظرية باستخدام بيانات من العالم الحقيقي.

استراتيجية ناشئة أخرى، توقع اتساق الطلب، تفحص كيف يمكن أن تتغير تكاليف الأحماض الأمينية وعوامل نمو البروتين عند انتقال الإنتاج من المستويات الصيدلانية إلى مستويات الغذاء الصناعي ^[5]. بعض النماذج الآن تدمج بيانات المختبر من الثقافات عالية الكثافة لتحسين هذه التوقعات، مما يجعل التنبؤات بالتكلفة أكثر دقة ^[1]. هذه التطورات في النمذجة تضع الأساس للتحقق التجريبي.

نتائج من دراسات رئيسية

البحوث التجريبية الآن تختبر هذه النماذج النظرية.في أغسطس 2024، عرض باحثون من الجامعة العبرية في القدس وBeliever Meats إنتاج دجاج مستزرع مستمر باستخدام ترشيح التدفق الجانبي. وباستخدام نظام تجريبي بسعة 300 لتر، قاموا بتطوير نموذج لمنشأة بسعة 50,000 لتر، محققين كثافة خلايا تصل إلى 130 مليون خلية/مل. ونتج عن هذا الإعداد تكلفة وسائط تبلغ 0.51 جنيه إسترليني لكل لتر وتكلفة نهائية متوقعة للمنتج تبلغ 5.02 جنيه إسترليني لكل رطل (11.07 جنيه إسترليني لكل كيلوغرام) ^[1].

"يمكن أن يوفر التصنيع المستمر تخفيضات في التكاليف لتوسيع إنتاج اللحوم المستزرعة." - يعقوب نحمياس، الجامعة العبرية في القدس ^[1]

وقدرت دراسات أخرى تكاليف الإنتاج للكتلة الخلوية الرطبة بـ 29.97 جنيه إسترليني لكل كيلوغرام لأنظمة التغذية الدفعة و41.31 جنيه إسترليني لكل كيلوغرام لأنظمة الترشيح ^[5].تحقيق نقطة سعر تنافسية للاستهلاك على نطاق واسع يتطلب عادةً تقليل التكاليف إلى حوالي 20.25 جنيه إسترليني لكل كيلوجرام من الكتلة الخلوية الرطبة ^[5]. على الرغم من أن أنظمة التدفق المستمر تقدم فوائد تشغيلية، إلا أن تكاليفها الأعلى مرتبطة بنفقات المفاعلات الحيوية الأصغر والمواد الاستهلاكية الخاصة بالتدفق المستمر ^[5].

كيف يؤثر الحجم على التكاليف

زيادة الإنتاج هي واحدة من أكثر الطرق فعالية لخفض التكاليف. زيادة أحجام المفاعلات الحيوية من 42,000 لتر إلى 210,000 لتر يمكن أن تخفض تكلفة البضائع المباعة بحوالي 31.5%. بالإضافة إلى ذلك، الانتقال إلى مفاعلات الرفع الهوائي بسعة 260,000 لتر يمكن أن يخفض التكاليف بأكثر من 50% مقارنة بالإعدادات الأصغر ^[7].

تستفيد العمليات على نطاق أكبر أيضًا من الإنتاج الداخلي للمواد الخام مثل الأملاح والفيتامينات والأحماض الأمينية، مما يقلل من النفقات بشكل أكبر ^[6].على سبيل المثال، في يونيو 2025، أبلغت شركة Clever Carnivore الناشئة ومقرها شيكاغو عن تحقيق تكلفة إعلامية تبلغ فقط 0.06 جنيه إسترليني لكل لتر على نطاق تجريبي. وقد حققوا ذلك من خلال تحسين مصادر المواد الخام والتحضير الداخلي، مع الحفاظ على تكاليف بناء المنشأة تحت 3.64 مليون جنيه إسترليني ^[6].

"قد تعتمد جدوى التوسع على مجالات توفير التكاليف مثل استخدام مكونات الوسائط النباتية، وظروف التعقيم الغذائية، وتحسين سلسلة التوريد بشكل واسع." - كوربين م. جودوين، جامعة ولاية كارولينا الشمالية ^[4]

نتيجة متسقة عبر النماذج هي أهمية التحول من المعايير الصيدلانية إلى المعايير الغذائية. العديد من المكونات المستخدمة في صناعة الأدوية الحيوية غير ضرورية لإنتاج اللحوم المزروعة، واستبدالها ببدائل غذائية يمكن أن يقلل بشكل كبير من كل من التكاليف الرأسمالية والتشغيلية ^[6]^[4].

استراتيجيات لتقليل تكاليف الوسائط الخالية من المصل

يركز هذا القسم على طرق عملية لخفض نفقات الوسائط الخالية من المصل، وهي خطوة حاسمة لجعل إنتاج اللحوم المزروعة قابلاً للتوسع وفعّالاً من حيث التكلفة.

تقليل متطلبات عوامل النمو

تعتبر عوامل النمو والبروتينات المؤتلفة من النفقات الرئيسية، حيث تمثل على الأقل 50% من تكاليف التشغيل المتغيرة في إنتاج اللحوم المزروعة ^[2]. في بعض التركيبات، مثل Essential 8، تشكل عاملان للنمو - FGF2 و TGF-β - ما يقرب من 98% من تكلفة الوسائط ^[2]. خفض هذه التكاليف ضروري للنجاح التجاري.

تتضمن إحدى الطرق الواعدة الهندسة الوراثية لخطوط الخلايا لإنتاج عوامل النمو الخاصة بها.على سبيل المثال، قام الباحثون في جامعة تافتس في عام 2023 بتطوير خلايا الأقمار الصناعية البقرية القادرة على إنتاج FGF2. حققت هذه الخلايا معدلات تكاثر مماثلة في الوسائط الخالية من FGF2 كما هو الحال مع تلك المكملة بـ FGF2 الخارجي ^[2]. بينما يلغي هذا النهج الحاجة إلى المكملات المكلفة، فإنه يثير تساؤلات حول العقبات التنظيمية وقبول المستهلك.

خيار آخر هو استخدام منصات مثل BioBetter، التي تستفيد من نباتات التبغ لإنتاج عوامل النمو. لقد قللت هذه الطريقة بشكل كبير من تكلفة عوامل النمو في وسائط Essential 8، مما خفض مساهمتها من 86% إلى ما لا يقل عن 2% ^[2]. أفادت BioBetter في عام 2024 أن منصة الزراعة الجزيئية الخاصة بهم يمكن أن تخفض تكاليف الإنتاج إلى مجرد £0.81 لكل جرام من البروتين ^[2].

لتلبية السعر المستهدف البالغ £8.10 لكل كيلوغرام من اللحوم المزروعة، يجب إنتاج عوامل النمو بتكلفة تقارب 81,000 جنيه إسترليني لكل كيلوغرام، بينما يجب أن تنخفض تكاليف الألبومين إلى 8.10 جنيه إسترليني لكل كيلوغرام ^[8]. نظرًا لأن الألبومين من المتوقع أن يشكل 96.6% من إجمالي حجم البروتين المؤتلف المطلوب، فإن استبداله ببدائل نباتية مثل الحمص أو بذور اللفت هو محور رئيسي لتخفيض التكاليف ^[8]^[2].

استراتيجية أخرى لاستكشافها تتضمن تعديل جودة مدخلات الوسائط.

استخدام مكونات بدرجة غذائية

التحول من المكونات بدرجة صيدلانية إلى مكونات بدرجة غذائية يمكن أن يخفض التكاليف بأكثر من 77% ^[9]. المواد بدرجة غذائية أرخص بنسبة 82% في المتوسط من البدائل بدرجة كاشف عند شرائها بمقياس 1 كيلوغرام ^[9]. هذا التحول يؤثر أيضًا على متطلبات المنشأة.تتطلب الإنتاجات ذات الدرجة الصيدلانية غرف نظيفة مكلفة (الفئة 8 أو أعلى)، بينما تسمح المواصفات الغذائية بتصاميم منشآت أبسط وأقل تكلفة. هذا التعديل يقلل من تكاليف رأس المال من 9.12 جنيه إسترليني لكل كيلوغرام إلى حوالي 1.22 جنيه إسترليني لكل كيلوغرام، مع تمديد شروط السداد إلى 30 عامًا بدلاً من 4 سنوات ^[10].

"الفرق الرئيسي في دراسة CE Delft هو أن كل شيء كان مفترضًا أن يكون بدرجة غذائية." – إليوت شوارتز، العالم الرئيسي في GFI ^[10]

تقدم المحللات المشتقة من النباتات من مصادر مثل الصويا، القمح، الأرز، أو الخميرة إمدادات كربون ونيتروجين ميسورة التكلفة. قد تحل هذه المحللات أيضًا محل عوامل النمو المكلفة بفضل محتواها من الببتيدات النشطة بيولوجيًا ^[9].استبدال ألبومين المصل البشري المؤتلف بمثبتات غذائية مثل ميثيل السليلوز يمكن أن يقلل من تكاليف الوسط بنسبة تصل إلى 73%، مما يجعل بعض خطوط الخلايا أرخص للنمو بمقدار 370 مرة ^[11].

بينما تقدم المدخلات الغذائية مخاطر مثل تباين الدفعات والتلوث (e.g، المعادن الثقيلة)، فإن استخدام الكائنات المعترف بها عمومًا كآمنة (GRAS) يضمن السلامة والفعالية من حيث التكلفة ^[9].

إلى جانب استبدال المدخلات، يمكن للكفاءات التشغيلية أن تقلل من التكاليف بشكل أكبر.

طرق إعادة تدوير الوسائط

يتطلب إنتاج اللحوم المزروعة بأسعار تنافسية 8-13 لترًا من الوسائط لكل كيلوغرام من المنتج ^[8]. تعتبر تقنيات إعادة التدوير ضرورية لتلبية هذه المتطلبات الحجمية مع الحفاظ على انخفاض التكاليف ^[8].ومع ذلك، فإن التحديات مثل تراكم النفايات - الأمونيا من الجلوتامين واللاكتات من الجلوكوز - والعمر النصفي القصير لعوامل النمو مثل FGF2 عند 37 درجة مئوية تعقد العملية ^[2].

في أغسطس 2024، حقق عملية TFF المستمرة (الترشيح بالتدفق الجانبي) 43% وزن لكل حجم. دعم هذا النظام زراعة خلايا ليفية دجاج عالية الكثافة لأكثر من 20 يومًا، مما قلل من التكلفة المتوقعة للدجاج المزروع إلى 5.02 جنيه إسترليني لكل رطل (11.07 جنيه إسترليني لكل كيلوغرام). كانت الوسائط المستخدمة في هذه الدراسة خالية من مكونات حيوانية وتكلفت فقط 0.51 جنيه إسترليني لكل لتر ^[1].

"يمكن أن تقدم التصنيع المستمر تخفيضات في التكلفة لتوسيع إنتاج اللحوم المزروعة." – ياكوف نحمياس، أستاذ ومؤسس، Believer Meats ^[1]

تشمل الأساليب الأخرى الهندسة الأيضية لاستبدال الجلوتامين بمركبات غير مولدة للأمونيا مثل α-كيتوجلوتارات أو البيروفات واستبدال الجلوكوز بالمالتوز لتقليل النفايات المثبطة ^[2]. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تقلل هندسة عوامل النمو المقاومة للحرارة أو استخدام أنظمة التغليف بالإطلاق البطيء من الحاجة إلى تجديد الوسائط بشكل متكرر ^[2]^[8]. الإدارة الدقيقة لمعدلات دوران TFF - أقل من 2,500 s⁻¹ - ضرورية لتجنب تلف الخلايا بسبب القص مع ضمان الترشيح الفعال ^[1].

التداعيات على الإنتاج واسع النطاق والتوريد

هل يمكن أن تعمل الوسائط الخالية من المصل على نطاق واسع؟

لكي تصبح الوسائط الخالية من المصل مجدية تجارياً، يجب أن تنخفض تكاليف الإنتاج إلى أقل من £0.63 لكل لتر، مع مستويات استخدام تتراوح بين 8-13 لتر لكل كيلوجرام. سيمكن ذلك من تحقيق سعر مستهدف يبلغ حوالي 8.10 جنيه إسترليني لكل كيلوجرام ^[8]^[1]. في أغسطس 2024، أظهرت شركة Believer Meats نهجًا واعدًا في منشأة نظرية بسعة 50,000 لتر. باستخدام ترشيح التدفق الجانبي، حققوا 130 مليون خلية/مل مع وسط خالٍ من مكونات حيوانية بتكلفة حوالي 0.51 جنيه إسترليني لكل لتر. أدى ذلك إلى خفض تكلفة الدجاج المزروع إلى حوالي 4.13 جنيه إسترليني لكل رطل (حوالي 9.10 جنيه إسترليني لكل كيلوجرام)، مما يقترب من سعر الدجاج العضوي ^[1].

ومع ذلك، تظل مخاطر التلوث تحديًا كبيرًا. كما يبرز ديفيد هامبيرد ^[10]، يمكن أن يتفوق التلوث البكتيري على نمو الخلايا الحيوانية، مما يجعل الأنظمة المغلقة الصارمة وبروتوكولات التعقيم القوية ضرورية.

توفير المكونات والمعدات

يتطلب توسيع الإنتاج استراتيجية شراء قوية. تعتبر قلة توفر المكونات الرئيسية عقبة كبيرة. على سبيل المثال، الاستحواذ على 1% فقط من سوق اللحوم العالمي يتطلب ملايين الكيلوجرامات من الألبومين المؤتلف - وهو ما يتجاوز بكثير قدرات الإنتاج الحالية. لمعالجة هذا الأمر، يجب أن يركز الشراء على توفير بدائل بالجملة، مثل البروتينات النباتية المستخرجة من بذور اللفت أو الحمص، والتي يمكن أن تساعد في تخفيف هذه القيود على الحجم ^[8].

التحول إلى مدخلات بدرجة غذائية بدلاً من المواد بدرجة كاشف يوفر وفورات كبيرة في التكاليف ^[2]. بالإضافة إلى ذلك، تلعب المعدات المتخصصة دورًا حيويًا. تعتبر المفاعلات الحيوية ذات القدرات على الترشيح المستمر، وأنظمة الترشيح بالتدفق الجانبي، وأجهزة استشعار الثقافة عالية الكثافة ضرورية للتوسع الفعال.منصات مثل Cellbase تربط فرق الإنتاج بالموردين المعتمدين الذين يقدمون المفاعلات الحيوية، ومكونات وسائط النمو، والهياكل، والأدوات التحليلية المصممة لتلبية احتياجات الصناعة. تؤثر هذه التحديات في الشراء بشكل مباشر على أولويات البحث الموضحة أدناه.

أولويات البحث للمضي قدماً

يتطلب معالجة تحديات الشراء والتوسع بحثاً مركزاً في ثلاثة مجالات رئيسية.

أولاً، تحسين استقرار عوامل النمو أمر بالغ الأهمية. على سبيل المثال، يتحلل FGF2 بسرعة عند 37 درجة مئوية، مما يتطلب تجديد الوسائط بشكل متكرر ^[2]. يمكن أن يؤدي تطوير متغيرات مستقرة حرارياً أو طرق تغليف بطيئة الإطلاق إلى خفض التكاليف بشكل كبير.

ثانياً، يعد التقدم في تقنيات إعادة تدوير الوسائط ضرورياً للإنتاج الفعال من حيث التكلفة. تظهر طرق التصنيع المستمرة، مثل الترشيح بالتدفق الجانبي، إمكانات كبيرة.ومع ذلك، يظل إدارة تراكم النفايات - مثل الأمونيا من الجلوتامين واللاكتات من الجلوكوز - مشكلة مستمرة ^[1]^[2].

أخيرًا، يعد توسيع إنتاج البروتين المؤتلف أمرًا حيويًا. تقدم الزراعة الجزيئية والتخمير الدقيق حلولاً واعدة. على سبيل المثال، أظهرت منصة BioBetter القائمة على التبغ أن الأنظمة النباتية يمكن أن تخفض تكاليف عوامل النمو إلى ما يصل إلى 0.66 جنيه إسترليني لكل جرام ^[2]. ومع ذلك، فإن تحقيق التكاليف المستهدفة - 81,000 جنيه إسترليني لكل كيلوجرام لعوامل النمو و8.10 جنيه إسترليني لكل كيلوجرام للألبومين - سيتطلب توسعًا كبيرًا في البنية التحتية.يؤكد معهد الغذاء الجيد على هذه النقطة:

سيتطلب تحقيق اللحوم المزروعة بتكلفة تنافسية أن يتم إنتاج عوامل النمو والبروتينات المؤتلفة بمقاييس أكبر بكثير وتكاليف أقل من صيغ الإنتاج الحالية والمقاييس في قطاع المستحضرات الصيدلانية الحيوية ^[8].

الخاتمة

النتائج الرئيسية

تبرز الوسائط الخالية من المصل كأكبر عامل تكلفة في إنتاج اللحوم المزروعة، حيث تشكل أكثر من نصف النفقات التشغيلية المتغيرة. وهذا يبرز الحاجة الملحة للتركيز على خفض التكاليف لجعل اللحوم المزروعة قابلة للتسويق تجارياً. يمكن أن يؤدي التحول إلى بدائل من الدرجة الغذائية إلى خفض كبير في تكاليف الوسائط الأساسية، على الرغم من أن عوامل النمو ذات الأسعار المرتفعة مثل FGF-2 و TGF-β تظل نفقات رئيسية.

يتضمن الطريق إلى الأمام دمج عدة نهج.التصنيع المستمر بتقنية التدفق المستمر أظهر إمكانيات مشجعة. الطرق المبتكرة، مثل نهج الزراعة الجزيئية لشركة BioBetter (التي تهدف إلى خفض تكاليف عوامل النمو إلى ما يصل إلى 0.66 جنيه إسترليني لكل جرام) واستبدال الألبومين المؤتلف بمثبتات غذائية مثل الميثيل سلولوز، يمكن أن تخفض التكاليف بشكل كبير ^[2] ^[3].

ومع ذلك، لا تزال التحديات قائمة. على سبيل المثال، وجدت إحدى الدراسات أن إنتاج كمية كافية من الألبومين المؤتلف لاستبدال 1% فقط من استهلاك اللحوم العالمي سيتطلب ملايين الكيلوجرامات - وهو ما يتجاوز بكثير القدرة الصناعية الحالية ^[3]. هذا يبرز أهمية ليس فقط التقدم العلمي ولكن أيضًا استراتيجيات التوريد القوية لمعالجة قيود العرض. للمضي قدمًا، يجب على الصناعة تبني الابتكارات التي تقلل التكاليف والاستثمار في البنية التحتية القابلة للتوسع.

الخطوات التالية

الخطوة التالية هي تنفيذ هذه الاستراتيجيات، مع التركيز على كل من البحث والشراء. يجب على الشركات الانتقال من أنظمة المعالجة الدفعية إلى طرق التدفق المستمر ودمج المواد الغذائية مع الحفاظ على معايير الجودة الصارمة. سيكون الاستثمار في المفاعلات الحيوية المتقدمة ذات قدرات التدفق المستمر، وأنظمة الترشيح بالتدفق الجانبي، وأجهزة استشعار الثقافة عالية الكثافة أمرًا حاسمًا لتوسيع الإنتاج.

من جانب الشراء، تأمين الإمدادات بالجملة من مزودين موثوقين مثل Cellbase أمر ضروري لتلبية متطلبات التصنيع على نطاق واسع. سيكون مواءمة جهود الشراء مع التحسينات المستمرة في العمليات أمرًا أساسيًا لضمان الكفاءة من حيث التكلفة والموثوقية.مع اقتراب الصناعة من الإنتاج على نطاق تجاري، سيكون الحصول على مواد ومعدات متخصصة موثوقة وبأسعار معقولة بنفس أهمية الاكتشافات العلمية التي تدفع المجال إلى الأمام.

الأسئلة الشائعة

ما هي الخطوات التي يمكن أن تجعل إنتاج الوسائط الخالية من المصل أكثر فعالية من حيث التكلفة للحوم المزروعة؟

تعتبر الوسائط الخالية من المصل (SFM) نفقات رئيسية في إنتاج اللحوم المزروعة، وغالبًا ما تشكل ما يقرب من نصف التكاليف المتغيرة. تقليل هذه النفقات ضروري لجعل اللحوم المزروعة ميسورة التكلفة مثل اللحوم التقليدية. إليك بعض الاستراتيجيات الفعالة لخفض التكاليف:

خفض نفقات المكملات: استبدال البروتينات المشتقة من الحيوانات مثل الألبومينات ببدائل نباتية أو مؤتلفة. بالإضافة إلى ذلك، خفض تركيز عوامل النمو المكلفة دون التأثير على نمو الخلايا.
اختيار المواد الخام الاقتصادية: استخدم مكونات ميسورة التكلفة مثل التحللات البروتينية النباتية والسكريات والأملاح بدلاً من الكواشف الصيدلانية المكلفة عند صياغة الوسط الأساسي.
إعادة تدوير الوسائط: تبني أنظمة إعادة تدوير الوسائط أو أنظمة التدفق المستمر لاستعادة وإعادة استخدام ما يصل إلى 80% من الوسائط المستهلكة، مما يقلل من الطلب على الإمدادات الجديدة.
تبسيط التركيبات: استخدم تقنيات تصميم التجارب لإنشاء تركيبات أبسط بمكونات أقل مع الحفاظ على نمو الخلايا بكفاءة.

بتطبيق هذه الأساليب، أظهرت الدراسات أنه من الممكن خفض تكلفة الوسائط الخالية من المصل إلى حوالي 0.50 جنيه إسترليني لكل لتر.

عامل حاسم آخر هو ضمان الوصول الموثوق إلى المكونات والمعدات المتخصصة. هنا يلعب Cellbase دورًا رئيسيًا.كسوق موثوق به بين الشركات، Cellbase يربط شركات اللحوم المزروعة بالمواد الخام الغذائية المعتمدة وأجهزة المفاعلات الحيوية. يوفر مركزية المشتريات من خلال Cellbase للشركات تسعيرًا شفافًا، وخصومات على الكميات الكبيرة، ودعمًا خبيرًا - مما يجعل الإنتاج على نطاق واسع أكثر واقعية وفعالية من حيث التكلفة في المملكة المتحدة.

ما هي التحديات الرئيسية في توسيع نطاق الوسائط الخالية من المصل لإنتاج اللحوم المزروعة؟

يأتي توسيع نطاق الوسائط الخالية من المصل (SFM) لإنتاج اللحوم المزروعة مع نصيبه العادل من العقبات. واحدة من أكبر التحديات هي التكلفة. عادةً ما تشكل SFM أكثر من نصف النفقات التشغيلية المتغيرة في معظم نماذج الإنتاج. تظل عوامل النمو والبروتينات المؤتلفة، وهي مكونات رئيسية في SFM، باهظة الثمن. بينما تم إحراز بعض التقدم من خلال استبدال مكونات المصل ببدائل غذائية لبعض خطوط الخلايا، لا يزال الحل الشامل بعيد المنال.بالإضافة إلى ذلك، فإن التركيبات المعقدة لـ SFM تعقد الإنتاج على نطاق واسع وإعادة التدوير، مما يؤدي إلى المزيد من النفايات وتكاليف أعلى.

تحديات المعالجة الحيوية تضيف طبقة أخرى من التعقيد. قضايا مثل معدلات نمو الخلايا البطيئة، الكفاءات الأيضية المنخفضة، والأضرار الناجمة عن قوى القص تحد من كثافة الخلايا التي يمكن تحقيقها في المفاعلات الحيوية. تصبح هذه المشاكل أكثر وضوحًا مع زيادة لزوجة الوسائط عند تركيزات الخلايا العالية. على الرغم من أن الأساليب المتقدمة مثل التصنيع المستمر وطرق الترشيح المتخصصة تظهر إمكانات، إلا أنها تتطلب بنية تحتية مكلفة ومعقدة، مما يجعلها أقل وصولاً.

أخيرًا، موثوقية سلسلة التوريد تظل مصدر قلق حاسم. تأمين إمداد ثابت من مكونات SFM عالية الجودة وبكميات تتناسب مع الإنتاج التجاري ليس بالأمر السهل.منصات مثل Cellbase تهدف إلى معالجة هذا من خلال تقديم سوق للمكونات الخالية من المصل، مما يساعد شركات اللحوم المزروعة على تبسيط جهودها في التوسع.

كيف يساعد استخدام المكونات الغذائية في خفض تكاليف الإنتاج؟

التحول إلى المكونات الغذائية يمكن أن يخفض التكاليف عن طريق استبدال المواد الصيدلانية باهظة الثمن مثل مصل العجل الجنيني وألبومين مصل العجل ببدائل غذائية أكثر تكلفة ومتاحة على نطاق واسع. هذه التغييرات تعالج واحدة من أكبر النفقات في إنتاج اللحوم المزروعة: التكاليف التشغيلية المتغيرة العالية المرتبطة بوسائط النمو.

استخدام المدخلات الغذائية لا يقلل التكاليف فحسب، بل يمهد الطريق أيضًا لتوسيع الإنتاج، مما يقرب اللحوم المزروعة من أن تكون خيارًا ماليًا عمليًا للتصنيع على نطاق واسع.