Serumfria medier (SFM) är avgörande för produktion av odlat kött, och ersätter serum från djur som FBS för att hantera etiska frågor och regulatoriska krav. Men dess höga kostnad - ofta över 50% av produktionskostnaderna - är ett stort hinder för kommersiell lönsamhet. Här är vad du behöver veta:
- Viktiga kostnadsdrivare: Tillväxtfaktorer som FGF-2 och TGF-β dominerar SFM-kostnaderna, och bidrar med upp till 98% i vissa formuleringar. Rekombinanta proteiner som albumin är också betydande.
-
Kostnadsbesparande strategier:
- Använd livsmedelsklassade material, som är upp till 82% billigare än farmaceutiska insatsvaror.
- Använd medieåtervinningstekniker för att minska avfall och förbättra effektiviteten.
- Utveckla kostnadseffektiva metoder för produktion av tillväxtfaktorer, såsom molekylär odling eller genetisk ingenjörskonst av cellinjer.
- Skalningspåverkan: Större bioreaktorer (e.g., 260 000 L luftlyftreaktorer) kan minska kostnaderna med över 50 %. Pilot-skala innovationer har minskat SFM-kostnaderna till så lågt som £0,06 per liter.
- Utmaningar: Höga kontaminationsrisker, begränsad tillgång på rekombinanta proteiner och behovet av stabila, kostnadseffektiva tillväxtfaktorer.
Att minska SFM-kostnaderna är avgörande för att producera odlat kött till konkurrenskraftiga priser. Nuvarande framsteg, såsom kontinuerlig tillverkning och livsmedelsklassade ersättningar, för industrin närmare detta mål.
Dr.Peter Stogios: Lågkostnadstillväxtfaktorer för serumfritt medium
Kostnadsuppdelning av serumfritt medium
Kostnadsuppdelning av serumfritt medium: Tillväxtfaktorer vs Basala komponenter
Huvudsakliga kostnadskomponenter
När det gäller serumfritt medium dominerar tillväxtfaktorer och rekombinanta proteiner kostnadsstrukturen, och utgör ofta mer än 95% av den totala kostnaden. Till exempel, i Essential 8 medium, är två specifika tillväxtfaktorer ansvariga för nästan alla kostnader. I Beefy-9 medium står albumin, FGF-2 och insulin tillsammans för cirka 60% av den totala kostnaden [2].
Å andra sidan bidrar basala mediekomponenter - såsom aminosyror, glukos, vitaminer och salter - endast med en liten del. I Essential 8 utgör basala medier bara 1,4% av kostnaderna, medan det i Avian SFM stiger till 11% [2].Buffertar, hormoner och andra tillskott bidrar ännu mindre, och utgör mindre än 0,2% [2].
Dessa skillnader i kostnadsfördelning belyser potentialen för betydande besparingar genom att överväga alternativa ingrediensgrader, såsom livsmedelsklassade alternativ.
Farmaceutisk kvalitet vs Livsmedelskvalitet
Kostnadsskillnaden mellan farmaceutiska och livsmedelsklassade ingredienser är slående. I genomsnitt är livsmedelsklassade komponenter 82% billigare än deras farmaceutiska motsvarigheter när de köps i en skala av 1 kg [2]. Vissa farmaceutiska ingredienser kan vara så mycket som 90% dyrare. Till exempel kostar L-glutamin £344/kg i farmaceutisk kvalitet jämfört med £33/kg för livsmedelskvalitet. På samma sätt kostar glukos £83/kg jämfört med £10/kg, och natriumklorid är £63/kg jämfört med £12/kg [2].
Företag har redan visat potentialen hos livsmedelsklassade material.Mosa Meat, i samarbete med Nutreco, ersatte framgångsrikt 99,2% av deras basala cellfoder (efter vikt) med livsmedelsklassade komponenter, vilket uppnådde celltillväxt jämförbar med läkemedelsklassade medier [2]. IntegriCulture tog en annan metod genom att förenkla sitt medium från 31 komponenter till 16, och ersatte vissa aminosyror med livsmedelsklassat jästextrakt för att skapa deras "I-MEM2.0" formulering [2].
Dessa ersättningar påverkar kostnaden för medier avsevärt, vilket sänker priset per liter för serumfria formuleringar.
Mediekostnader per kilogram odlat kött
Kostnaden för medier per liter spelar en kritisk roll i att bestämma det totala priset för odlat kött. I augusti 2024, Believer Meats visade upp ett serumfritt medium som kostade bara £0,50 per liter [1][2].By June 2025, Clever Carnivore i Chicago minskade kostnaderna ytterligare och uppnådde £0.06 per liter i pilotskala genom intern produktion av tillväxtfaktorer [6]. Andra företag har rapporterat konkurrenskraftiga priser, inklusive £0.18 per liter (Gourmey) och £0.22 per liter (Meatly) [6].
Dessa framsteg i kostnadsreduktion påverkar direkt priset per kilogram odlat kött. Till exempel, med en 260,000 L luftlyftreaktor, uppskattas produktionskostnaden för odlat nötkött till £10.20 per kg. Däremot resulterar mindre 42,000 L omrörda tankbioreaktorer i en högre kostnad på £23.90 per kg [7]. Believer Meats förutspår att deras £0.50 per liter medium kan möjliggöra att odlad kyckling produceras till £4.90 per lb (£10.80 per kg), vilket motsvarar priset på ekologisk kyckling [1][2].
Ekonomiska modeller för produktion av serumfritt medium
Modelleringsmetoder
Tekno-ekonomisk analys (TEA) är en nyckelmetod för att bedöma den kommersiella potentialen för produktion av serumfritt medium. Denna metod kombinerar processingenjörskonst med kostnadsberäkning, och lånar tekniker från storskaliga bioprocessindustrier för att utvärdera både kapital- och driftskostnader [4][5].
Ett stort fokus för dessa modeller är jämförelsen mellan fed-batch och perfusionssystem för att avgöra vilket som är mer kostnadseffektivt. Perfusionsteknik, särskilt tangentiell flödesfiltrering (TFF), har fått uppmärksamhet på grund av dess förmåga att upprätthålla högre celldensiteter och möjliggöra kontinuerlig skörd under en 20-dagarsperiod [1][5].Sensitivitetsanalys används ofta för att identifiera de huvudsakliga kostnadsdrivarna - såsom bioreaktorskalor, celldensitet och tillväxtfaktorpriser - som mest påverkar den slutliga produktionskostnaden [1][4]. Dessa insikter är avgörande för att validera teoretiska modeller med verkliga data.
En annan framväxande strategi, efterfrågekonsekvensprognos, undersöker hur kostnaderna för aminosyror och proteintillväxtfaktorer kan förändras när produktionen skalar från farmaceutiska till industriella livsmedelsnivåer [5]. Vissa modeller integrerar nu laboratoriedata från högdensitetskulturer för att förfina dessa prognoser, vilket gör kostnadsprognoserna mer exakta [1]. Dessa framsteg inom modellering lägger grunden för empirisk validering.
Resultat från Stora Studier
Empirisk forskning testar nu dessa teoretiska modeller.I augusti 2024 visade forskare från The Hebrew University of Jerusalem och Believer Meats upp kontinuerlig odlad kycklingproduktion med hjälp av tangentiell flödesfiltrering. Med ett 300 L pilotsystem utvecklade de en modell för en 50 000 L anläggning, och uppnådde celldensiteter på 130 miljoner celler/ml. Denna uppsättning resulterade i en mediekostnad på £0,51 per liter och en beräknad slutproduktkostnad på £5,02 per pund (£11,07 per kilogram) [1].
"Kontinuerlig tillverkning kan erbjuda kostnadsreduktioner för att skala upp produktionen av odlat kött." - Yaakov Nahmias, The Hebrew University of Jerusalem [1]
Andra studier har uppskattat produktionskostnader för våt cellmassa till £29,97 per kilogram för fed-batch-system och £41,31 per kilogram för perfusionssystem [5].Att uppnå ett konkurrenskraftigt pris för storskalig konsumtion kräver vanligtvis att kostnaderna reduceras till cirka £20.25 per kilogram våt cellmassa [5]. Även om perfusionssystem erbjuder operativa fördelar, är deras högre kostnader kopplade till utgifterna för mindre bioreaktorer och perfusionsspecifika förbrukningsvaror [5].
Hur skalan påverkar kostnaderna
Att skala upp produktionen är ett av de mest effektiva sätten att sänka kostnaderna. Att öka bioreaktorvolymerna från 42 000 L till 210 000 L kan sänka kostnaden för sålda varor med cirka 31,5 %. Dessutom kan övergången till 260 000 L luftlyftreaktorer minska kostnaderna med mer än 50 % jämfört med mindre uppsättningar [7].
Större skala operationer drar också nytta av intern produktion av råvaror som salter, vitaminer och aminosyror, vilket ytterligare minskar utgifterna [6].Till exempel rapporterade Chicago-baserade startupen Clever Carnivore i juni 2025 att de uppnått en mediekostnad på endast £0,06 per liter i pilotskala. De åstadkom detta genom att optimera råvaruinköp och intern förberedelse, samtidigt som de höll anläggningskostnaderna under £3,64 miljoner [6].
"Skalbarhetsmöjligheten kan bero på kostnadsbesparande områden som användning av växtbaserade mediekomponenter, livsmedelsklassade aseptiska förhållanden och bred optimering av leveranskedjan." - Corbin M. Goodwin, North Carolina State University [4]
En konsekvent upptäckt över modeller är vikten av att skifta från farmaceutisk standard till livsmedelsstandard. Många komponenter som används i biopharma är onödiga för odlat köttproduktion, och att ersätta dem med livsmedelsklassade alternativ kan avsevärt minska både kapital- och driftskostnader [6][4].
sbb-itb-ffee270
Strategier för att minska kostnaderna för serumfria medier
Detta avsnitt fokuserar på handlingsbara sätt att minska kostnaderna för serumfria medier, ett kritiskt steg för att göra produktionen av odlat kött skalbar och kostnadseffektiv.
Minska behovet av tillväxtfaktorer
Tillväxtfaktorer och rekombinanta proteiner är en stor utgift, som står för minst 50% av de variabla driftskostnaderna i produktionen av odlat kött [2]. I vissa formuleringar, såsom Essential 8, utgör två tillväxtfaktorer - FGF2 och TGF-β - nästan 98% av mediekostnaden [2]. Att sänka dessa kostnader är avgörande för kommersiell framgång.
En lovande metod involverar genetisk modifiering av cellinjer för att producera sina egna tillväxtfaktorer.Till exempel utvecklade forskare vid Tufts University år 2023 bovina satellitceller som kan producera FGF2. Dessa celler uppnådde liknande proliferationshastigheter i FGF2-fritt medium som de som kompletterades med externt FGF2 [2]. Även om denna metod eliminerar behovet av dyra tillskott, väcker den frågor om regulatoriska hinder och konsumentacceptans.
Ett annat alternativ är att använda plattformar som BioBetter, som utnyttjar tobaksplantor för att producera tillväxtfaktorer. Denna metod har avsevärt minskat kostnaden för tillväxtfaktorer i Essential 8 media, och minskat deras bidrag från 86% till så lite som 2% [2]. BioBetter rapporterade år 2024 att deras molekylära odlingsplattform kunde sänka produktionskostnaderna till bara £0.81 per gram protein [2].
För att nå målet på £8.10 per kilogramme för odlat kött, tillväxtfaktorer måste produceras till cirka £81,000 per kilogramme, medan albuminkostnaderna behöver sjunka till £8.10 per kilogramme [8]. Eftersom albumin förväntas utgöra 96,6% av den totala volymen rekombinant protein som krävs, är att ersätta det med växtbaserade alternativ som kikärtor eller raps en viktig fokus för kostnadsreduktion [8][2].
En annan strategi att utforska innebär att justera kvaliteten på medieingångarna.
Använda livsmedelsklassade komponenter
Att byta från farmaceutiska till livsmedelsklassade komponenter kan minska kostnaderna med över 77% [9]. Livsmedelsklassade material är i genomsnitt 82% billigare än reagensklassade alternativ när de köps i en 1-kilograms skala [9]. Detta skifte påverkar också anläggningskraven.Farmaceutisk produktion kräver kostsamma renrum (klass 8 eller högre), medan livsmedelsklassificeringar tillåter enklare, billigare anläggningsdesigner. Denna justering minskar kapitalkostnaderna från £9.12 per kilogram till cirka £1.22 per kilogram, med återbetalningstider förlängda till 30 år istället för 4 år [10].
"En viktig skillnad i CE Delft-studien är att allt antogs vara livsmedelsklass." – Elliot Swartz, GFI Lead Scientist [10]
Växtbaserade hydrolysater från källor som soja, vete, ris eller jäst erbjuder prisvärda kol- och kväveförsörjningar. Dessa hydrolysater kan också ersätta dyra tillväxtfaktorer tack vare deras bioaktiva peptidinnehåll [9].Att ersätta rekombinant humant serumalbumin med livsmedelsklassade stabilisatorer som metylcellulosa kan minska medelkostnaderna med upp till 73 %, vilket gör vissa cellinjer 370 gånger billigare att odla [11].
Även om livsmedelsklassade insatsvaror medför risker som batchvariabilitet och kontaminering (e.g., tungmetaller), säkerställer användningen av GRAS (Generally Recognised as Safe) organismer säkerhet och kostnadseffektivitet [9].
Utöver insatsvarusubstitution kan operativa effektiviseringar ytterligare minska kostnaderna.
Metoder för återvinning av media
Att producera odlat kött till konkurrenskraftiga priser kräver 8–13 liter media per kilogram produkt [8]. Återvinningstekniker är avgörande för att möta dessa volymkrav samtidigt som kostnaderna hålls nere [8].Men utmaningar som avfallsuppbyggnad - ammoniak från glutamin och laktat från glukos - och den korta halveringstiden för tillväxtfaktorer som FGF2 vid 37°C komplicerar processen [2].
I augusti 2024 uppnådde en kontinuerlig TFF (tangentialflödesfiltrering) process 43% vikt per volym. Detta system stödde högdensitetskulturer av kycklingfibroblaster i över 20 dagar, vilket minskade den beräknade kostnaden för odlad kyckling till £5.02 per pund (£11.07 per kilogram). Mediet som användes i denna studie var fritt från djurkomponenter och kostade bara £0.51 per liter [1].
"Kontinuerlig tillverkning kan erbjuda kostnadsreduktioner för att skala upp produktionen av odlat kött." – Yaakov Nahmias, Professor och Grundare, Believer Meats [1]
Andra metoder inkluderar metabolisk ingenjörskonst för att ersätta glutamin med icke-ammoniageniska föreningar som α-ketoglutarat eller pyruvat och ersätta glukos med maltos för att minimera hämmande avfall [2]. Dessutom kan ingenjörskonst av termostabila tillväxtfaktorer eller användning av långsamt frisättande inkapslingssystem minska behovet av frekvent mediebyte [2][8]. Noggrann hantering av TFF-cirkulationshastigheter - under 2,500 s⁻¹ - är avgörande för att undvika skjuvskador på celler samtidigt som effektiv filtrering säkerställs [1].
Implikationer för storskalig produktion och upphandling
Kan serumfritt medium fungera i stor skala?
För att serumfritt medium ska bli kommersiellt gångbart måste produktionskostnaderna sjunka under £0.63 per liter, med användningsnivåer mellan 8–13 liter per kilogram. Detta skulle möjliggöra ett målpris på cirka £8.10 per kilogram [8][1]. I augusti 2024 demonstrerade Believer Meats en lovande metod vid en teoretisk 50 000-liters anläggning. Genom att använda tangentiell flödesfiltrering uppnådde de 130 miljoner celler/ml med ett djurkomponentfritt medium som kostade cirka £0.51 per liter. Detta minskade kostnaden för odlad kyckling till runt £4.13 per pund (ungefär £9.10 per kilogram), vilket närmar sig priset för ekologisk kyckling [1].
Men kontaminationsrisker förblir en betydande utmaning. Som David Humbird påpekar [10], kan bakteriell kontaminering överträffa tillväxten av djurceller, vilket gör strikta slutna system och robusta steriliseringsprotokoll nödvändiga.
Inköp av komponenter och utrustning
Att skala upp produktionen kräver en robust upphandlingsstrategi. Ett stort hinder är den begränsade tillgången på nyckelkomponenter. Till exempel, att fånga bara 1% av den globala köttmarknaden skulle kräva miljontals kilogram rekombinant albumin - långt bortom nuvarande produktionskapaciteter. För att hantera detta måste upphandlingen fokusera på att skaffa bulkalternativ, såsom växtbaserade proteiner från raps eller kikärtor, vilket kan hjälpa till att lindra dessa volymbegränsningar [8].
Att byta till livsmedelsklassade insatsvaror istället för reagensklassade material erbjuder betydande kostnadsbesparingar [2]. Dessutom spelar specialiserad utrustning en avgörande roll. Bioreaktorer med perfusionskapacitet, tangentiella flödesfiltreringssystem och högdensitetskultursensorer är nödvändiga för effektiv skalning.Plattformar som
Forskningsprioriteringar framöver
Att hantera upphandlings- och skalningsutmaningar kräver fokuserad forskning inom tre nyckelområden.
För det första är det avgörande att förbättra stabiliteten hos tillväxtfaktorer. Till exempel bryts FGF2 snabbt ner vid 37°C, vilket kräver frekvent påfyllning av media [2]. Att utveckla termostabila varianter eller metoder för långsam frisättning kan avsevärt minska kostnaderna.
För det andra är det viktigt att utveckla teknologier för återvinning av media för kostnadseffektiv produktion. Kontinuerliga tillverkningsmetoder, som tangentiell flödesfiltrering, visar potential.Men att hantera avfallsackumulering - såsom ammoniak från glutamin och laktat från glukos - förblir ett ihållande problem [1][2].
Slutligen är det avgörande att skala upp produktionen av rekombinant protein. Molekylär odling och precisionsfermentering erbjuder lovande lösningar. BioBetters tobaksbaserade plattform har till exempel visat att växtbaserade system kan sänka kostnaderna för tillväxtfaktorer till så lågt som £0,66 per gram [2]. Men för att uppnå målkostnader - £81,000 per kilogram för tillväxtfaktorer och £8,10 per kilogram för albumin - kommer det att krävas betydande infrastrukturutbyggnad.The Good Food Institute betonar denna punkt:
För att uppnå kostnadskonkurrenskraftigt odlat kött krävs att tillväxtfaktorer och rekombinanta proteiner produceras i betydligt större skala och till lägre kostnader än deras nuvarande produktionsformat och skalor inom bioläkemedelssektorn [8].
Slutsats
Huvudfynd
Serumfritt medium framstår som den största kostnadsfaktorn i produktionen av odlat kött, och utgör mer än hälften av de variabla driftskostnaderna. Detta understryker det avgörande behovet av att fokusera på kostnadsreduktion för att göra odlat kött kommersiellt gångbart. Att byta till livsmedelsklassade alternativ kan avsevärt sänka basmediekostnaderna, även om dyra tillväxtfaktorer som FGF-2 och TGF-β fortfarande är en stor utgift.
Vägen framåt innebär att kombinera flera tillvägagångssätt.Kontinuerlig tillverkning med perfusionsteknik har visat lovande potential. Innovativa metoder, såsom BioBetters molekylära odlingsmetod (som siktar på tillväxtfaktorkostnader så låga som £0.66 per gram) och att ersätta rekombinant albumin med livsmedelsklassade stabilisatorer som metylcellulosa, kan dramatiskt minska kostnaderna [2] [3] .
Men utmaningar kvarstår. Till exempel fann en studie att produktionen av tillräckligt med rekombinant albumin för att ersätta bara 1% av den globala köttkonsumtionen skulle kräva miljontals kilogram - långt bortom nuvarande industriell kapacitet [3]. Detta understryker vikten av inte bara vetenskapliga framsteg utan också robusta upphandlingsstrategier för att hantera leveransbegränsningar. För att gå framåt måste industrin omfamna kostnadsreducerande innovationer och investera i skalbar infrastruktur.
Nästa steg
Nästa steg är att omsätta dessa strategier i praktiken, med fokus på både forskning och upphandling. Företag bör övergå från batchbearbetningssystem till kontinuerliga perfusionsmetoder och införliva livsmedelsklassade material samtidigt som de upprätthåller strikta kvalitetsstandarder. Investering i avancerade bioreaktorer med perfusionskapacitet, tangentiella flödesfiltreringssystem och högdensitetskultursensorer kommer att vara avgörande för att skala upp produktionen.
På upphandlingssidan är det viktigt att säkra bulkförsörjning från betrodda leverantörer som
Vanliga frågor
Vilka steg kan göra produktionen av serumfria medier mer kostnadseffektiv för odlat kött?
Serumfria medier (SFM) är en stor kostnad vid produktion av odlat kött och utgör ofta nästan hälften av de rörliga kostnaderna. Att minska denna kostnad är avgörande för att göra odlat kött lika prisvärt som traditionellt kött. Här är några effektiva strategier för att minska kostnaderna:
- Minska kostnader för tillskott: Ersätt dyra animaliska proteiner som albuminer med växtbaserade eller rekombinanta alternativ. Dessutom, sänk koncentrationen av dyra tillväxtfaktorer utan att kompromissa med celltillväxten.
- Välja ekonomiska råvaror: Använd prisvärda ingredienser som växtprotein-hydrolysat, sockerarter och salter istället för dyra farmaceutiska reagenser vid formulering av basmediet.
- Återvinning av media: Använd media-återvinnings- eller kontinuerliga perfusionssystem för att återvinna och återanvända upp till 80% av förbrukat medium, vilket minskar behovet av nya leveranser.
- Effektivisera formuleringar: Använd experimentella designtekniker för att skapa enklare formuleringar med färre komponenter som ändå upprätthåller effektiv celltillväxt.
Genom att tillämpa dessa metoder har studier visat att det är möjligt att sänka kostnaden för serumfritt medium till cirka £0.50 per liter.
En annan kritisk faktor är att säkerställa tillförlitlig tillgång till specialiserade ingredienser och utrustning. Detta är där
Vilka är de viktigaste utmaningarna vid skalning av serumfritt medium för produktion av odlat kött?
Att skala serumfritt medium (SFM) för odlat kött medför en del hinder. En av de största utmaningarna är kostnad. SFM utgör vanligtvis mer än hälften av de variabla driftskostnaderna i de flesta produktionsmodeller. Tillväxtfaktorer och rekombinanta proteiner, nyckelkomponenter i SFM, förblir dyra. Även om vissa framsteg har gjorts genom att ersätta serumkomponenter med livsmedelsklassade alternativ för vissa cellinjer, är en universallösning fortfarande utom räckhåll.Utöver det komplicerar de intrikata formuleringarna av SFM storskalig produktion och återvinning, vilket leder till mer avfall och högre kostnader.
Bioprocessing-utmaningar lägger till ytterligare ett lager av komplexitet. Problem som långsamma celltillväxthastigheter, metaboliska ineffektiviteter och skador orsakade av skjuvkrafter begränsar densiteten av celler som kan uppnås i bioreaktorer. Dessa problem blir ännu mer uttalade när medieviskositeten ökar vid högre cellkoncentrationer. Även om avancerade metoder som kontinuerlig tillverkning och specialiserade filtreringsmetoder visar potential, kräver de dyr och intrikat infrastruktur, vilket gör dem mindre tillgängliga.
Slutligen, försörjningskedjans tillförlitlighet förblir en kritisk fråga. Att säkra en stadig tillgång på konsekventa, högkvalitativa SFM-ingredienser i de volymer som behövs för kommersiell produktion är ingen liten bedrift.Plattformar som
Hur hjälper användningen av livsmedelsklassade komponenter till att sänka produktionskostnaderna?
Att byta till livsmedelsklassade komponenter kan minska kostnaderna genom att ersätta dyra farmaceutiska material som fetalt bovint serum och bovint serumalbumin med mer prisvärda, allmänt tillgängliga livsmedelsklassade alternativ. Dessa förändringar hanterar en av de största utgifterna i produktionen av odlat kött: de höga variabla driftskostnaderna kopplade till tillväxtmedia.
Användningen av livsmedelsklassade insatsvaror minskar inte bara kostnaderna utan banar också väg för att skala upp produktionen, vilket för odlat kött närmare att bli ett ekonomiskt praktiskt alternativ för storskalig tillverkning.
