สื่อปราศจากเซรั่ม (SFM) มีความสำคัญต่อการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง โดยแทนที่เซรั่มที่มาจากสัตว์เช่น FBS เพื่อตอบสนองต่อข้อกังวลด้านจริยธรรมและข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ อย่างไรก็ตาม ต้นทุนที่สูง - มักจะเกิน 50% ของค่าใช้จ่ายในการผลิต - เป็นอุปสรรคสำคัญต่อความเป็นไปได้ทางการค้า นี่คือสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้:
- ปัจจัยขับเคลื่อนต้นทุนหลัก: ปัจจัยการเจริญเติบโตเช่น FGF-2 และ TGF-β มีอิทธิพลต่อต้นทุน SFM โดยมีส่วนร่วมถึง 98% ในบางสูตร โปรตีนรีคอมบิแนนท์เช่นอัลบูมินก็มีความสำคัญเช่นกัน
-
กลยุทธ์การประหยัดต้นทุน:
- ใช้วัสดุเกรดอาหารซึ่งถูกกว่าวัสดุเกรดยาได้ถึง 82%
- ใช้เทคโนโลยีการรีไซเคิลสื่อเพื่อลดของเสียและเพิ่มประสิทธิภาพ
- พัฒนาวิธีการผลิตปัจจัยการเจริญเติบโตที่คุ้มค่า เช่น การทำฟาร์มโมเลกุลหรือการดัดแปลงพันธุกรรมของสายเซลล์
- ผลกระทบจากการขยายขนาด: เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพขนาดใหญ่ (e.g., 260,000 L airlift reactors) can cut costs by over 50%. Pilot-scale innovations have reduced SFM costs to as low as £0.06 per litre.
- ความท้าทาย: ความเสี่ยงการปนเปื้อนสูง, การจัดหาของโปรตีนรีคอมบิแนนท์ที่จำกัด, และความจำเป็นในการมีปัจจัยการเจริญเติบโตที่เสถียรและต้นทุนต่ำ.
การลดต้นทุน SFM เป็นสิ่งจำเป็นในการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงในราคาที่แข่งขันได้ ความก้าวหน้าปัจจุบัน เช่น การผลิตอย่างต่อเนื่องและการใช้วัตถุดิบเกรดอาหาร กำลังนำอุตสาหกรรมเข้าใกล้เป้าหมายนี้มากขึ้น.
Dr.ปีเตอร์ สโตจิออส: ปัจจัยการเจริญเติบโตต้นทุนต่ำสำหรับสื่อที่ปราศจากเซรั่ม
การแยกต้นทุนของสื่อที่ปราศจากเซรั่ม
การแยกต้นทุนของสื่อที่ปราศจากเซรั่ม: ปัจจัยการเจริญเติบโตเทียบกับส่วนประกอบพื้นฐาน
ส่วนประกอบต้นทุนหลัก
เมื่อพูดถึงสื่อที่ปราศจากเซรั่ม ปัจจัยการเจริญเติบโตและโปรตีนรีคอมบิแนนท์เป็นส่วนที่ครอบงำโครงสร้างต้นทุน มักจะคิดเป็นมากกว่า 95% ของค่าใช้จ่ายทั้งหมด ตัวอย่างเช่น ในสื่อ Essential 8 ปัจจัยการเจริญเติบโตเฉพาะสองตัวเป็นสาเหตุของค่าใช้จ่ายเกือบทั้งหมด ในสื่อ Beefy-9 อัลบูมิน, FGF-2, และอินซูลินรวมกันคิดเป็นประมาณ 60% ของค่าใช้จ่ายทั้งหมด [2].
ในทางกลับกัน ส่วนประกอบของสื่อพื้นฐาน - เช่น กรดอะมิโน, กลูโคส, วิตามิน, และเกลือ - มีส่วนร่วมเพียงเศษเสี้ยวเล็กน้อย ใน Essential 8 สื่อพื้นฐานคิดเป็นเพียง 1.4% ของค่าใช้จ่าย ในขณะที่ใน Avian SFM เพิ่มขึ้นเป็น 11% [2].บัฟเฟอร์, ฮอร์โมน, และอาหารเสริมอื่น ๆ เพิ่มขึ้นน้อยกว่า 0.2% [2].
ความแตกต่างในการกระจายต้นทุนเหล่านี้เน้นถึงศักยภาพในการประหยัดอย่างมีนัยสำคัญโดยการพิจารณาเกรดส่วนผสมทางเลือก เช่น ตัวเลือกเกรดอาหาร
ส่วนผสมเกรดยาเทียบกับเกรดอาหาร
ความแตกต่างของต้นทุนระหว่างส่วนผสมเกรดยาและเกรดอาหารนั้นน่าทึ่ง โดยเฉลี่ยแล้ว ส่วนประกอบเกรดอาหารมีราคาถูกกว่าเกรดยาถึง 82% เมื่อซื้อในปริมาณ 1 กิโลกรัม [2]. ส่วนผสมเกรดยาบางชนิดอาจมีราคาแพงกว่าถึง 90% ตัวอย่างเช่น L-glutamine มีราคา £344/กก. ในเกรดยาเทียบกับ £33/กก. สำหรับเกรดอาหาร ในทำนองเดียวกัน กลูโคสมีราคา £83/กก. เทียบกับ £10/กก. และโซเดียมคลอไรด์มีราคา £63/กก. เทียบกับ £12/กก. [2].
บริษัทต่าง ๆ ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของวัสดุเกรดอาหารแล้วMosa Meat ร่วมมือกับ Nutreco ประสบความสำเร็จในการแทนที่ 99.2% ของอาหารเซลล์พื้นฐาน (โดยน้ำหนัก) ด้วยส่วนประกอบเกรดอาหาร โดยบรรลุการเจริญเติบโตของเซลล์ที่เทียบเท่ากับสื่อเกรดยา [2] IntegriCulture ใช้วิธีการที่แตกต่างโดยการทำให้สื่อของพวกเขาง่ายขึ้นจาก 31 ส่วนประกอบเหลือ 16 โดยแทนที่กรดอะมิโนบางชนิดด้วยสารสกัดยีสต์เกรดอาหารเพื่อสร้างสูตร "I-MEM2.0" [2].
การแทนที่เหล่านี้มีผลกระทบอย่างมากต่อค่าใช้จ่ายของสื่อ ทำให้ราคาต่อลิตรของสูตรที่ปราศจากเซรั่มลดลง
ค่าใช้จ่ายของสื่อต่อกิโลกรัมของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
ค่าใช้จ่ายของสื่อต่อลิตรมีบทบาทสำคัญในการกำหนดราคาทั้งหมดของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ในเดือนสิงหาคม 2024 Believer Meats ได้แสดงสื่อที่ปราศจากเซรั่มที่มีราคาเพียง £0.50 ต่อลิตร [1][2]ภายในเดือนมิถุนายน 2025, Clever Carnivore ในชิคาโกลดต้นทุนลงอีก โดยสามารถทำได้ที่ £0.06 ต่อลิตรในระดับนำร่องผ่านการผลิตปัจจัยการเจริญเติบโตภายในองค์กร [6]. บริษัทอื่น ๆ ได้รายงานราคาที่แข่งขันได้ รวมถึง £0.18 ต่อลิตร (Gourmey) และ £0.22 ต่อลิตร (Meatly) [6].
ความก้าวหน้าในการลดต้นทุนเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อราคาต่อกิโลกรัมของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ตัวอย่างเช่น การใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบยกอากาศขนาด 260,000 ลิตร ต้นทุนการผลิตเนื้อวัวที่เพาะเลี้ยงจะอยู่ที่ประมาณ £10.20 ต่อกิโลกรัม ในทางตรงกันข้าม เครื่องปฏิกรณ์แบบถังคนขนาดเล็ก 42,000 ลิตรส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้นที่ £23.90 ต่อกิโลกรัม [7]. Believer Meats คาดการณ์ว่าสื่อที่มีราคา £0.50 ต่อลิตรของพวกเขาสามารถทำให้การผลิตเนื้อไก่ที่เพาะเลี้ยงอยู่ที่ £4.90 ต่อปอนด์ (£10.80 ต่อกิโลกรัม) ซึ่งสอดคล้องกับราคาเนื้อไก่ออร์แกนิก [1][2].
โมเดลทางเศรษฐศาสตร์สำหรับการผลิตสื่อปลอดเซรั่ม
แนวทางการสร้างแบบจำลอง
การวิเคราะห์ทางเทคโนโลยีและเศรษฐศาสตร์ (TEA) เป็นวิธีการสำคัญในการประเมินศักยภาพทางการค้าของการผลิตสื่อปลอดเซรั่ม วิธีการนี้ผสมผสานวิศวกรรมกระบวนการกับการประมาณค่าใช้จ่าย โดยยืมเทคนิคจากอุตสาหกรรมกระบวนการชีวภาพขนาดใหญ่เพื่อประเมินทั้งค่าใช้จ่ายด้านทุนและการดำเนินงาน [4][5].
จุดสนใจหลักของโมเดลเหล่านี้คือการเปรียบเทียบระหว่าง ระบบ fed-batch และระบบ perfusion เพื่อพิจารณาว่าแบบใดมีความคุ้มค่ามากกว่า เทคโนโลยี perfusion โดยเฉพาะการกรองแบบไหลตามแนวขวาง (TFF) ได้รับความสนใจเนื่องจากความสามารถในการรักษาความหนาแน่นของเซลล์ที่สูงขึ้นและการเก็บเกี่ยวอย่างต่อเนื่องในช่วงระยะเวลา 20 วัน [1][5].การวิเคราะห์ความไวถูกใช้บ่อยครั้งเพื่อระบุปัจจัยขับเคลื่อนต้นทุนหลัก - เช่น ขนาดของไบโอรีแอคเตอร์ ความหนาแน่นของเซลล์ และราคาของปัจจัยการเจริญเติบโต - ที่มีอิทธิพลมากที่สุดต่อค่าใช้จ่ายสุดท้ายในการผลิต [1][4]. ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้มีความสำคัญต่อการตรวจสอบความถูกต้องของโมเดลทฤษฎีกับข้อมูลในโลกจริง.
กลยุทธ์ใหม่ที่กำลังเกิดขึ้น, การพยากรณ์ความสม่ำเสมอของความต้องการ, ตรวจสอบว่าต้นทุนของกรดอะมิโนและปัจจัยการเจริญเติบโตของโปรตีนอาจเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อการผลิตขยายจากระดับเภสัชกรรมไปสู่ระดับอุตสาหกรรมอาหาร [5]. โมเดลบางตัวในขณะนี้รวมข้อมูลจากห้องปฏิบัติการจากวัฒนธรรมความหนาแน่นสูงเพื่อปรับปรุงการพยากรณ์เหล่านี้ ทำให้การคาดการณ์ต้นทุนมีความแม่นยำมากขึ้น [1]. ความก้าวหน้าเหล่านี้ในการสร้างแบบจำลองวางรากฐานสำหรับการตรวจสอบเชิงประจักษ์.
ผลลัพธ์จากการศึกษาหลัก
การวิจัยเชิงประจักษ์กำลังทดสอบโมเดลทฤษฎีเหล่านี้.ในเดือนสิงหาคม 2024 นักวิจัยจาก มหาวิทยาลัยฮิบรูแห่งเยรูซาเล็ม และ Believer Meats ได้แสดงการผลิตเนื้อไก่เพาะเลี้ยงอย่างต่อเนื่องโดยใช้การกรองแบบไหลตามแนวขวาง โดยดำเนินการด้วยระบบนำร่องขนาด 300 ลิตร พวกเขาได้พัฒนารูปแบบสำหรับโรงงานขนาด 50,000 ลิตร โดยบรรลุความหนาแน่นของเซลล์ที่ 130 ล้านเซลล์/มล. การตั้งค่านี้ส่งผลให้ต้นทุนสื่ออยู่ที่ £0.51 ต่อลิตร และต้นทุนผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่คาดการณ์ไว้ที่ £5.02 ต่อปอนด์ (£11.07 ต่อกิโลกรัม) [1].
"การผลิตอย่างต่อเนื่องสามารถเสนอการลดต้นทุนสำหรับการขยายการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง" - ยาอาคอฟ นาห์เมียส, มหาวิทยาลัยฮิบรูแห่งเยรูซาเล็ม [1]
การศึกษาอื่น ๆ ได้ประมาณการต้นทุนการผลิตสำหรับมวลเซลล์เปียกที่ £29.97 ต่อกิโลกรัมสำหรับระบบเฟดแบทช์ และ £41.31 ต่อกิโลกรัมสำหรับระบบเพอร์ฟิวชั่น [5].การบรรลุจุดราคาที่แข่งขันได้สำหรับการบริโภคในขนาดใหญ่โดยทั่วไปต้องลดต้นทุนลงเหลือประมาณ £20.25 ต่อกิโลกรัมของมวลเซลล์เปียก [5] แม้ว่าระบบการไหลเวียนจะมีประโยชน์ในการดำเนินงาน แต่ต้นทุนที่สูงขึ้นของพวกเขาเชื่อมโยงกับค่าใช้จ่ายของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพขนาดเล็กและวัสดุสิ้นเปลืองเฉพาะการไหลเวียน [5].
ขนาดมีผลต่อค่าใช้จ่ายอย่างไร
การขยายการผลิตเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการลดต้นทุน การเพิ่มปริมาตรของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพจาก 42,000 L เป็น 210,000 L สามารถลดต้นทุนของสินค้าที่ขายได้ประมาณ 31.5% นอกจากนี้ การเปลี่ยนไปใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบยกอากาศขนาด 260,000 L สามารถลดต้นทุนได้มากกว่า 50% เมื่อเทียบกับการตั้งค่าขนาดเล็ก [7].
การดำเนินงานในขนาดใหญ่ยังได้รับประโยชน์จากการผลิตวัตถุดิบภายในองค์กร เช่น เกลือ วิตามิน และกรดอะมิโน ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม [6].ตัวอย่างเช่น ในเดือนมิถุนายน 2025 สตาร์ทอัพจากชิคาโก้ Clever Carnivore รายงานว่าประสบความสำเร็จในการลดต้นทุนสื่อให้เหลือเพียง £0.06 ต่อลิตรในระดับนำร่อง พวกเขาทำได้โดยการปรับปรุงการจัดหาวัตถุดิบและการเตรียมการภายในองค์กร ในขณะที่รักษาค่าใช้จ่ายในการสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกให้อยู่ต่ำกว่า £3.64 ล้าน [6].
"ความเป็นไปได้ในการขยายขนาดอาจขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่สามารถประหยัดต้นทุนได้ เช่น การใช้ส่วนประกอบสื่อจากพืช สภาพปลอดเชื้อเกรดอาหาร และการเพิ่มประสิทธิภาพห่วงโซ่อุปทานโดยรวม" - Corbin M. Goodwin, North Carolina State University [4]
การค้นพบที่สอดคล้องกันในหลายโมเดลคือความสำคัญของการเปลี่ยนจากมาตรฐานเกรดยาไปสู่มาตรฐานเกรดอาหาร ส่วนประกอบหลายอย่างที่ใช้ในอุตสาหกรรมชีวเภสัชไม่จำเป็นสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง และการแทนที่ด้วยทางเลือกเกรดอาหารสามารถลดต้นทุนทั้งด้านทุนและการดำเนินงานได้อย่างมาก [6][4].
sbb-itb-ffee270
กลยุทธ์ในการลดต้นทุนของเซรั่มฟรีมีเดีย
ส่วนนี้มุ่งเน้นไปที่วิธีการที่สามารถดำเนินการได้เพื่อลดค่าใช้จ่ายของเซรั่มฟรีมีเดีย ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการทำให้การผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงสามารถขยายขนาดและคุ้มค่าได้
การลดความต้องการของปัจจัยการเจริญเติบโต
ปัจจัยการเจริญเติบโตและโปรตีนรีคอมบิแนนท์เป็นค่าใช้จ่ายหลัก คิดเป็นอย่างน้อย 50% ของต้นทุนการดำเนินงานที่เปลี่ยนแปลงได้ ในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง [2] ในบางสูตร เช่น Essential 8 ปัจจัยการเจริญเติบโตสองชนิด - FGF2 และ TGF-β - คิดเป็นเกือบ 98% ของต้นทุนมีเดีย [2] การลดต้นทุนเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความสำเร็จทางการค้า
วิธีการที่มีแนวโน้มดีวิธีหนึ่งคือการ วิศวกรรมพันธุกรรมสายเซลล์ เพื่อผลิตปัจจัยการเจริญเติบโตของตนเองตัวอย่างเช่น นักวิจัยที่ มหาวิทยาลัยทัฟส์ ในปี 2023 ได้พัฒนาเซลล์ดาวเทียมของวัวที่สามารถผลิต FGF2 ได้ เซลล์เหล่านี้มีอัตราการเพิ่มจำนวนที่คล้ายคลึงกันในสื่อที่ปราศจาก FGF2 เช่นเดียวกับที่เสริมด้วย FGF2 ภายนอก [2] แม้ว่าวิธีการนี้จะช่วยลดความจำเป็นในการใช้สารเสริมราคาแพง แต่ก็ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับอุปสรรคด้านกฎระเบียบและการยอมรับของผู้บริโภค
อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้แพลตฟอร์มเช่น BioBetter ซึ่งใช้ประโยชน์จากพืชยาสูบในการผลิตปัจจัยการเจริญเติบโต วิธีนี้ได้ลดต้นทุนของปัจจัยการเจริญเติบโตในสื่อ Essential 8 อย่างมีนัยสำคัญ โดยลดการมีส่วนร่วมจาก 86% เหลือเพียง 2% [2] BioBetter รายงานในปี 2024 ว่าแพลตฟอร์มการทำฟาร์มโมเลกุลของพวกเขาสามารถลดต้นทุนการผลิตเหลือเพียง £0.81 ต่อกรัมของโปรตีน [2]
เพื่อให้ได้ราคาตามเป้าหมายที่ £8.10 ต่อกิโลกรัมสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ปัจจัยการเจริญเติบโตต้องผลิตที่ประมาณ £81,000 ต่อกิโลกรัม ในขณะที่ต้นทุนอัลบูมินต้องลดลงเหลือ £8.10 ต่อกิโลกรัม [8]. เนื่องจากคาดว่าอัลบูมินจะประกอบด้วย 96.6% ของปริมาณโปรตีนรีคอมบิแนนท์ทั้งหมดที่ต้องการ การแทนที่ด้วยทางเลือกจากพืชเช่นถั่วชิกพีหรือเมล็ดเรพซีดเป็นจุดสำคัญในการลดต้นทุน [8][2].
กลยุทธ์อีกอย่างที่ควรสำรวจคือการปรับคุณภาพของส่วนประกอบในสื่อ.
การใช้ส่วนประกอบเกรดอาหาร
การเปลี่ยนจากส่วนประกอบเกรดยาเป็นเกรดอาหารสามารถลดต้นทุนได้มากกว่า 77% [9]. วัสดุเกรดอาหารมีราคาถูกกว่าเกรดรีเอเจนต์โดยเฉลี่ย 82% เมื่อซื้อในขนาด 1 กิโลกรัม [9]. การเปลี่ยนแปลงนี้ยังส่งผลต่อความต้องการของสถานที่ด้วย.การผลิตระดับเภสัชกรรมต้องการห้องสะอาดที่มีค่าใช้จ่ายสูง (Class 8 หรือสูงกว่า) ในขณะที่ข้อกำหนดระดับอาหารอนุญาตให้มีการออกแบบสิ่งอำนวยความสะดวกที่ง่ายกว่าและมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า การปรับเปลี่ยนนี้ลดต้นทุนเงินทุนจาก £9.12 ต่อกิโลกรัมเป็นประมาณ £1.22 ต่อกิโลกรัม โดยมีเงื่อนไขการชำระคืนขยายเป็น 30 ปีแทนที่จะเป็น 4 ปี [10].
"ความแตกต่างที่สำคัญในการศึกษาของ CE Delft คือทุกอย่างถูกสมมติว่าเป็นระดับอาหาร" – Elliot Swartz, GFI Lead Scientist [10]
ไฮโดรไลเสตที่ได้จากพืชจากแหล่งต่างๆ เช่น ถั่วเหลือง ข้าวสาลี ข้าว หรือยีสต์ เสนอแหล่งคาร์บอนและไนโตรเจนที่มีราคาย่อมเยา ไฮโดรไลเสตเหล่านี้อาจแทนที่ปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีราคาแพงได้ด้วยเนื้อหาเปปไทด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ [9].การแทนที่อัลบูมินซีรั่มมนุษย์ที่สร้างขึ้นใหม่ด้วยสารคงตัวเกรดอาหารเช่นเมทิลเซลลูโลสสามารถลดต้นทุนของสื่อได้ถึง 73% ทำให้บางสายเซลล์มีต้นทุนการเจริญเติบโตถูกลงถึง 370 เท่า [11].
แม้ว่าวัตถุดิบเกรดอาหารจะมีความเสี่ยงเช่นความแปรปรวนของชุดและการปนเปื้อน (e.g., โลหะหนัก) การใช้สิ่งมีชีวิตที่ GRAS (Generally Recognised as Safe) ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยและความคุ้มค่า [9].
นอกเหนือจากการแทนที่วัตถุดิบแล้ว ประสิทธิภาพในการดำเนินงานยังสามารถลดต้นทุนได้อีกด้วย.
วิธีการรีไซเคิลสื่อ
การผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงในราคาที่แข่งขันได้ต้องการสื่อ 8–13 ลิตรต่อกิโลกรัมของผลิตภัณฑ์ [8]. เทคโนโลยีการรีไซเคิลเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการปริมาณเหล่านี้ในขณะที่รักษาต้นทุนให้ต่ำ [8].อย่างไรก็ตาม ความท้าทายเช่น การสะสมของเสีย - แอมโมเนียจากกลูตามีนและแลคเตทจากกลูโคส - และอายุการใช้งานสั้นของปัจจัยการเจริญเติบโตเช่น FGF2 ที่ 37°C ทำให้กระบวนการซับซ้อนขึ้น [2].
ในเดือนสิงหาคม 2024 กระบวนการ TFF (การกรองแบบไหลตามแนวขวาง) อย่างต่อเนื่องประสบความสำเร็จในการบรรลุ 43% น้ำหนักต่อปริมาตร ระบบนี้สนับสนุนการเพาะเลี้ยงไฟโบรบลาสต์ของไก่ที่มีความหนาแน่นสูงเป็นเวลากว่า 20 วัน ลดต้นทุนที่คาดการณ์ของไก่ที่เพาะเลี้ยงลงเหลือ £5.02 ต่อปอนด์ (£11.07 ต่อกิโลกรัม) สื่อที่ใช้ในการศึกษานี้ปราศจากส่วนประกอบจากสัตว์และมีค่าใช้จ่ายเพียง £0.51 ต่อลิตร [1].
"การผลิตอย่างต่อเนื่องสามารถเสนอการลดต้นทุนสำหรับการขยายการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง" – Yaakov Nahmias, Professor and Founder, Believer Meats [1]
วิธีการอื่น ๆ รวมถึงวิศวกรรมเมตาบอลิกเพื่อแทนที่กลูตามีนด้วยสารประกอบที่ไม่สร้างแอมโมเนียเช่น α-ketoglutarate หรือ pyruvate และแทนที่กลูโคสด้วยมอลโทสเพื่อลดของเสียที่ยับยั้ง [2]. นอกจากนี้ การออกแบบปัจจัยการเจริญเติบโตที่ทนความร้อนหรือการใช้ระบบห่อหุ้มที่ปล่อยช้า สามารถลดความจำเป็นในการเติมสื่อบ่อยครั้ง [2][8]. การจัดการอัตราการหมุนเวียน TFF อย่างระมัดระวัง - ต่ำกว่า 2,500 s⁻¹ - เป็นสิ่งสำคัญเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากแรงเฉือนต่อเซลล์ในขณะที่ยังคงการกรองที่มีประสิทธิภาพ [1].
ผลกระทบต่อการผลิตและการจัดหาขนาดใหญ่
สื่อที่ปราศจากเซรั่มสามารถทำงานในระดับใหญ่ได้หรือไม่?
สำหรับสื่อที่ปราศจากเซรั่มที่จะมีความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์ ต้นทุนการผลิตจำเป็นต้องลดลงต่ำกว่า £0.63 ต่อลิตร โดยมีระดับการใช้งานระหว่าง 8–13 ลิตรต่อกิโลกรัม ซึ่งจะทำให้สามารถตั้งราคาเป้าหมายได้ประมาณ £8.10 ต่อกิโลกรัม [8][1]. ในเดือนสิงหาคม 2024, Believer Meats ได้แสดงวิธีการที่มีแนวโน้มดีในโรงงานขนาด 50,000 ลิตรเชิงทฤษฎี โดยใช้การกรองแบบไหลตามแนวขวาง พวกเขาสามารถบรรลุ 130 ล้านเซลล์/มล. ด้วยสื่อที่ปราศจากส่วนประกอบจากสัตว์ที่มีค่าใช้จ่ายประมาณ £0.51 ต่อลิตร ซึ่งลดต้นทุนของไก่ที่เพาะเลี้ยงลงเหลือประมาณ £4.13 ต่อปอนด์ (ประมาณ £9.10 ต่อกิโลกรัม) ใกล้เคียงกับราคาไก่ออร์แกนิก [1].
อย่างไรก็ตาม ความเสี่ยงจากการปนเปื้อนยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญ ดังที่ David Humbird เน้นย้ำ [10], การปนเปื้อนของแบคทีเรียสามารถเติบโตได้เร็วกว่าการเติบโตของเซลล์สัตว์ ทำให้ระบบปิดที่เข้มงวดและโปรโตคอลความปลอดภัยที่แข็งแกร่งเป็นสิ่งจำเป็น
การจัดหาชิ้นส่วนและอุปกรณ์
การขยายการผลิตต้องการกลยุทธ์การจัดหาที่แข็งแกร่ง อุปสรรคสำคัญคือการจำกัดการจัดหาชิ้นส่วนสำคัญ ตัวอย่างเช่น การครองเพียง 1% ของตลาดเนื้อสัตว์ทั่วโลกจะต้องการอัลบูมินรีคอมบิแนนท์หลายล้านกิโลกรัม ซึ่งเกินกว่าความสามารถในการผลิตในปัจจุบัน เพื่อแก้ไขปัญหานี้ การจัดหาต้องมุ่งเน้นไปที่การจัดหาทางเลือกในปริมาณมาก เช่น โปรตีนจากพืชที่ได้จากเมล็ดเรพซีดหรือถั่วลูกไก่ ซึ่งสามารถช่วยบรรเทาข้อจำกัดด้านปริมาณเหล่านี้ได้ [8].
การเปลี่ยนไปใช้วัตถุดิบเกรดอาหารแทนวัสดุเกรดรีเอเจนต์ช่วยประหยัดต้นทุนได้อย่างมาก [2]. นอกจากนี้ อุปกรณ์เฉพาะทางมีบทบาทสำคัญ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่มีความสามารถในการเพอร์ฟิวชั่น ระบบกรองแบบไหลตามแนวขวาง และเซ็นเซอร์วัฒนธรรมความหนาแน่นสูงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการขยายขนาดอย่างมีประสิทธิภาพแพลตฟอร์มเช่น
ลำดับความสำคัญของการวิจัยในอนาคต
การแก้ไขปัญหาการจัดซื้อและการขยายขนาดต้องการการวิจัยที่มุ่งเน้นในสามด้านหลัก
ประการแรก การปรับปรุงความเสถียรของปัจจัยการเจริญเติบโตเป็นสิ่งสำคัญ ตัวอย่างเช่น FGF2 สลายตัวอย่างรวดเร็วที่ 37°C ทำให้ต้องเติมสื่อบ่อยครั้ง [2] การพัฒนาสายพันธุ์ที่ทนความร้อนหรือวิธีการห่อหุ้มแบบปล่อยช้าอาจช่วยลดต้นทุนได้อย่างมาก
ประการที่สอง การพัฒนาเทคโนโลยีการรีไซเคิลสื่อเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตที่คุ้มค่า วิธีการผลิตแบบต่อเนื่อง เช่น การกรองแบบไหลตามแนวขวาง แสดงให้เห็นถึงศักยภาพอย่างไรก็ตาม การจัดการกับการสะสมของเสีย - เช่น แอมโมเนียจากกลูตามีนและแลคเตทจากกลูโคส - ยังคงเป็นปัญหาที่ต่อเนื่อง [1][2].
สุดท้าย การขยายการผลิตโปรตีนรีคอมบิแนนท์เป็นสิ่งสำคัญ การทำฟาร์มโมเลกุลและการหมักที่แม่นยำเสนอวิธีแก้ปัญหาที่มีแนวโน้มดี แพลตฟอร์มที่ใช้ยาสูบของ BioBetter ตัวอย่างเช่น ได้แสดงให้เห็นว่าระบบที่ใช้พืชสามารถลดต้นทุนของปัจจัยการเจริญเติบโตลงได้ถึง £0.66 ต่อกรัม [2]. อย่างไรก็ตาม การบรรลุต้นทุนเป้าหมาย - £81,000 ต่อกิโลกรัมสำหรับปัจจัยการเจริญเติบโตและ £8.10 ต่อกิโลกรัมสำหรับอัลบูมิน - จะต้องมีการขยายโครงสร้างพื้นฐานอย่างมีนัยสำคัญสถาบันอาหารที่ดีเน้นย้ำประเด็นนี้: การบรรลุเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงในราคาที่แข่งขันได้จะต้องการให้ปัจจัยการเจริญเติบโตและโปรตีนรีคอมบิแนนท์ถูกผลิตในขนาดที่ใหญ่ขึ้นอย่างมากและต้นทุนต่ำกว่ารูปแบบการผลิตและขนาดในภาคชีวเภสัชกรรมในปัจจุบัน บทสรุป ผลการวิจัยหลัก สื่อที่ปราศจากเซรั่มเป็นปัจจัยต้นทุนที่ใหญ่ที่สุดในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง โดยคิดเป็นกว่าครึ่งหนึ่งของค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่เปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งเน้นถึงความจำเป็นที่สำคัญในการมุ่งเน้นการลดต้นทุนเพื่อทำให้เนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงมีความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์ การเปลี่ยนไปใช้ทางเลือกที่เป็นเกรดอาหารสามารถลดต้นทุนสื่อพื้นฐานได้อย่างมาก แม้ว่าปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีราคาสูงเช่น FGF-2 และ TGF-β ยังคงเป็นค่าใช้จ่ายหลัก แนวทางข้างหน้าคือการรวมวิธีการหลายอย่างเข้าด้วยกันการผลิตอย่างต่อเนื่องด้วยเทคโนโลยีเพอร์ฟิวชั่นได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่น่าสนใจ วิธีการที่เป็นนวัตกรรม เช่น วิธีการทำฟาร์มโมเลกุลของ BioBetter (มุ่งเป้าลดต้นทุนปัจจัยการเจริญเติบโตให้ต่ำถึง £0.66 ต่อกรัม) และการแทนที่อัลบูมินรีคอมบิแนนท์ด้วยสารคงตัวเกรดอาหาร เช่น เมทิลเซลลูโลส อาจลดต้นทุนได้อย่างมาก [2] [3].
อย่างไรก็ตาม ความท้าทายยังคงมีอยู่ ตัวอย่างเช่น การศึกษาหนึ่งพบว่าการผลิตอัลบูมินรีคอมบิแนนท์ให้เพียงพอเพื่อแทนที่เพียง 1% ของการบริโภคเนื้อสัตว์ทั่วโลกจะต้องใช้หลายล้านกิโลกรัม ซึ่งเกินกว่าความสามารถของอุตสาหกรรมในปัจจุบัน [3]. สิ่งนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของไม่เพียงแต่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงกลยุทธ์การจัดซื้อที่แข็งแกร่งเพื่อแก้ไขข้อจำกัดด้านอุปทาน ในการก้าวไปข้างหน้า อุตสาหกรรมต้องยอมรับนวัตกรรมที่ลดต้นทุนและลงทุนในโครงสร้างพื้นฐานที่สามารถขยายได้
ขั้นตอนถัดไป
ขั้นตอนถัดไปคือการนำกลยุทธ์เหล่านี้ไปปฏิบัติ โดยมุ่งเน้นทั้งการวิจัยและการจัดหา บริษัทควรเปลี่ยนจากระบบการประมวลผลแบบแบทช์ไปเป็นวิธีการเพอร์ฟิวชั่นแบบต่อเนื่องและรวมวัสดุเกรดอาหารในขณะที่รักษามาตรฐานคุณภาพที่เข้มงวด การลงทุนในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพขั้นสูงที่มีความสามารถในการเพอร์ฟิวชั่น ระบบการกรองแบบไหลตามแนวขวาง และเซ็นเซอร์วัฒนธรรมความหนาแน่นสูงจะมีความสำคัญต่อการขยายการผลิต
ในด้านการจัดหา การจัดหาวัสดุจำนวนมากจากผู้ให้บริการที่เชื่อถือได้เช่น
คำถามที่พบบ่อย
ขั้นตอนใดบ้างที่สามารถทำให้การผลิตสื่อที่ปราศจากเซรั่มมีความคุ้มค่ามากขึ้นสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง?
สื่อที่ปราศจากเซรั่ม (SFM) เป็นค่าใช้จ่ายหลักในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ซึ่งมักจะคิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งของต้นทุนผันแปร การลดค่าใช้จ่ายนี้เป็นสิ่งสำคัญในการทำให้เนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงมีราคาที่สามารถแข่งขันได้กับเนื้อสัตว์แบบดั้งเดิม นี่คือกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพในการลดต้นทุน:
- การลดค่าใช้จ่ายของอาหารเสริม: แทนที่โปรตีนที่ได้จากสัตว์ที่มีราคาแพง เช่น อัลบูมิน ด้วยทางเลือกที่มาจากพืชหรือรีคอมบิแนนท์ นอกจากนี้ ลดความเข้มข้นของปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีราคาแพงโดยไม่กระทบต่อการเจริญเติบโตของเซลล์
- การเลือกวัตถุดิบที่ประหยัด: ใช้ส่วนผสมที่มีราคาย่อมเยา เช่น ไฮโดรไลเซตจากโปรตีนพืช น้ำตาล และเกลือ แทนการใช้สารเคมีเกรดยาเมื่อทำการผสมสื่อพื้นฐาน
- การรีไซเคิลสื่อ: นำระบบรีไซเคิลสื่อหรือระบบการไหลเวียนต่อเนื่องมาใช้เพื่อกู้คืนและนำสื่อที่ใช้แล้วกลับมาใช้ใหม่ได้ถึง 80% ลดความต้องการในการจัดหาสื่อใหม่
- การปรับปรุงสูตร: ใช้เทคนิคการออกแบบการทดลองเพื่อสร้างสูตรที่ง่ายขึ้นด้วยส่วนประกอบที่น้อยลงแต่ยังคงรักษาการเจริญเติบโตของเซลล์ที่มีประสิทธิภาพ
ด้วยการใช้วิธีการเหล่านี้ การศึกษาได้แสดงให้เห็นว่าสามารถลดต้นทุนของสื่อที่ปราศจากเซรั่มลงเหลือประมาณ £0.50 ต่อลิตร
อีกปัจจัยสำคัญคือการเข้าถึงส่วนผสมและอุปกรณ์เฉพาะทางอย่างเชื่อถือได้ ซึ่งเป็นที่ที่
ความท้าทายหลักในการขยายสื่อปลอดเซรั่มสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงคืออะไร
การขยายสื่อปลอดเซรั่ม (SFM) สำหรับเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงมาพร้อมกับอุปสรรคที่ยุติธรรม หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดคือ ต้นทุน SFM มักจะคิดเป็นมากกว่าครึ่งหนึ่งของค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่เปลี่ยนแปลงได้ในโมเดลการผลิตส่วนใหญ่ ปัจจัยการเจริญเติบโตและโปรตีนรีคอมบิแนนท์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของ SFM ยังคงมีราคาแพง แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าบางประการในการแทนที่ส่วนประกอบของเซรั่มด้วยทางเลือกเกรดอาหารสำหรับเซลล์บางสายพันธุ์ แต่การแก้ปัญหาที่เหมาะกับทุกคนยังคงไม่สามารถเข้าถึงได้นอกจากนี้ สูตรที่ซับซ้อนของ SFM ทำให้การผลิตและการรีไซเคิลในขนาดใหญ่ซับซ้อนขึ้น นำไปสู่การสร้างขยะมากขึ้นและต้นทุนที่สูงขึ้น
ความท้าทายในการประมวลผลทางชีวภาพ เพิ่มความซับซ้อนอีกชั้นหนึ่ง ปัญหาเช่น อัตราการเติบโตของเซลล์ที่ช้า ประสิทธิภาพการเผาผลาญที่ไม่ดี และความเสียหายที่เกิดจากแรงเฉือน จำกัดความหนาแน่นของเซลล์ที่สามารถทำได้ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ปัญหาเหล่านี้ยิ่งเด่นชัดขึ้นเมื่อความหนืดของสื่อเพิ่มขึ้นที่ความเข้มข้นของเซลล์ที่สูงขึ้น แม้ว่าวิธีการขั้นสูงเช่นการผลิตอย่างต่อเนื่องและวิธีการกรองเฉพาะทางจะแสดงศักยภาพ แต่ก็ต้องการโครงสร้างพื้นฐานที่มีราคาแพงและซับซ้อน ทำให้เข้าถึงได้น้อยลง
สุดท้าย ความน่าเชื่อถือของห่วงโซ่อุปทาน ยังคงเป็นข้อกังวลที่สำคัญ การรักษาความปลอดภัยของการจัดหาส่วนผสม SFM ที่มีคุณภาพสูงและสม่ำเสมอในปริมาณที่จำเป็นสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ไม่ใช่เรื่องง่ายแพลตฟอร์มอย่าง
การใช้ส่วนประกอบเกรดอาหารช่วยลดต้นทุนการผลิตได้อย่างไร?
การเปลี่ยนไปใช้ ส่วนประกอบเกรดอาหาร สามารถลดต้นทุนได้โดยการแทนที่วัสดุเกรดยาที่มีราคาแพง เช่น เซรั่มจากเลือดวัวในครรภ์และอัลบูมินจากเลือดวัว ด้วยทางเลือกเกรดอาหารที่มีราคาถูกกว่าและหาได้ทั่วไป การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ช่วยแก้ไขหนึ่งในค่าใช้จ่ายที่ใหญ่ที่สุดในการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง: ต้นทุนการดำเนินงานที่แปรผันสูงที่เกี่ยวข้องกับสื่อการเจริญเติบโต.
การใช้วัตถุดิบเกรดอาหารไม่เพียงแต่ช่วยลดต้นทุน แต่ยังเปิดทางให้การผลิตขยายขนาดได้ง่ายขึ้น นำเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงเข้าใกล้การเป็นทางเลือกที่มีความเป็นไปได้ทางการเงินสำหรับการผลิตในขนาดใหญ่.
