โครงสร้างรองรับมีความสำคัญในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง โดยให้กรอบ 3 มิติสำหรับเซลล์ในการเติบโตเป็นเนื้อเยื่อที่มีโครงสร้างคล้ายเนื้อสัตว์ การเลือกใช้วัสดุชีวภาพมีผลต่อทุกอย่างตั้งแต่เนื้อสัมผัสและความรู้สึกในปากไปจนถึงประสิทธิภาพการผลิต นี่คือ วัสดุชีวภาพหลัก 7 ชนิด ที่ใช้สำหรับโครงสร้างรองรับ แต่ละชนิดมีคุณสมบัติเฉพาะตัว:
- คอลลาเจน: เลียนแบบโครงสร้างกล้ามเนื้อตามธรรมชาติแต่ต้องการการเสริมแรงเพื่อความแข็งแรง เวอร์ชันที่ผลิตขึ้นใหม่ช่วยแก้ปัญหาด้านจริยธรรม
- เจลาติน: สกัดจากคอลลาเจน ใช้กันอย่างแพร่หลาย ปลอดภัย และสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์ แต่มีความแข็งแรงทางกลที่จำกัด
- อัลจิเนต: มาจากพืช มีต้นทุนต่ำ และสามารถขยายขนาดได้สูงพร้อมคุณสมบัติที่ปรับแต่งได้สำหรับความแข็งและการย่อยสลาย
- ไคโตซาน: สกัดจากสัตว์จำพวกครัสเตเชียนหรือเชื้อรา ส่งเสริมการยึดเกาะของเซลล์และมีคุณสมบัติต้านจุลชีพ แต่ต้องผสมเพื่อเพิ่มความแข็งแรง
- โปรตีนจากพืช: โปรตีนถั่วเหลืองและโปรตีนพืชที่มีเนื้อสัมผัส (TVP) เสนอทางเลือกที่ปราศจากสัตว์ด้วยความเข้ากันได้และความสามารถในการขยายตัวที่ดี
- ใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์: ให้เครือข่ายหลอดเลือดธรรมชาติสำหรับการส่งสารอาหาร พร้อมโครงสร้างที่ทำจากเซลลูโลสที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
- วัสดุชีวภาพจากจุลินทรีย์และสาหร่าย: แหล่งที่มาจากเซลลูโลสแบคทีเรียและอัลจิเนตจากสาหร่ายเป็นทรัพยากรที่สามารถหมุนเวียนได้ ขยายตัวได้ และสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์
การเปรียบเทียบอย่างรวดเร็ว:
| วัสดุ | จุดแข็งหลัก | จุดอ่อน | ความสามารถในการขยายตัว |
|---|---|---|---|
| คอลลาเจน | สนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์, ย่อยสลายได้ | ความแข็งแรงต่ำ, มีราคาแพง | ปานกลาง |
| เจลาติน | ปลอดภัย, เข้ากันได้กับร่างกาย | ไวต่ออุณหภูมิ, นุ่ม | ปานกลาง |
| อัลจิเนต | ราคาย่อมเยา, คุณสมบัติปรับแต่งได้ | เปราะบางหากไม่ผสม | สูง |
| ไคโตซาน | ต้านจุลชีพ, ย่อยสลายได้ | อ่อนแอเมื่ออยู่ลำพัง, เสี่ยงต่อการแพ้ | ปานกลาง |
| โปรตีนจากพืช (TVP) | ไม่มีส่วนผสมจากสัตว์, เนื้อสัมผัสเป็นเส้นใย | ต้องการสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มความแข็งแรง | สูง |
| ใบพืช | โครงสร้างธรรมชาติ, กินได้ | คุณสมบัติเชิงกลที่เปลี่ยนแปลงได้ | สูง |
| จากจุลินทรีย์/สาหร่าย | หมุนเวียน, ปรับแต่งได้ | ต้องการการปรับปรุงพื้นผิว | สูง |
วัสดุแต่ละชนิดสมดุล ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ, ความแข็งแรง, การย่อยสลาย, และ ต้นทุน แตกต่างกัน.สำหรับผู้ผลิตในสหราชอาณาจักร แพลตฟอร์มอย่าง
ดร. เกล็นน์ กอดเดตต์: การใช้ผักโขมที่ผ่านการกำจัดเซลล์เป็นโครงสร้างสำหรับเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง
1. คอลลาเจน
คอลลาเจนเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับโครงสร้างเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง เนื่องจากเป็นโปรตีนที่มีมากที่สุดในเนื้อเยื่อสัตว์ มันจึงสร้างโครงสร้างพื้นฐานของกล้ามเนื้อได้ตามธรรมชาติ ทำให้เหมาะสำหรับการจำลองเนื้อสัมผัสของเนื้อสัตว์ในห้องปฏิบัติการ
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
หนึ่งในคุณสมบัติเด่นของคอลลาเจนคือความเข้ากันได้กับระบบชีวภาพ เนื่องจากเป็นส่วนประกอบสำคัญของเมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) ในเนื้อเยื่อสัตว์ มันจึงมีจุดยึดตามธรรมชาติที่ส่งเสริมการยึดเกาะ การเจริญเติบโต และการพัฒนาของเซลล์ [1][5].มีแนวโน้มต่ำที่จะกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน ซึ่งเสริมสร้างความน่าสนใจในการใช้ในเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง [3].
อย่างไรก็ตาม แม้ว่าคอลลาเจนจะสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ความทนทานทางกายภาพมักต้องการการปรับปรุง
ความแข็งแรงทางกลไก
ความแข็งแรงของคอลลาเจนอยู่ในระดับปานกลาง ซึ่งหมายความว่าบางครั้งจำเป็นต้องมีการเสริมแรง โครงสร้างคอลลาเจนบริสุทธิ์สามารถรองรับการก่อตัวของเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อพื้นฐานได้ แต่โดยทั่วไปจะนุ่มกว่าวัสดุสังเคราะห์เช่น PCL [5] การศึกษาปี 2024 แสดงให้เห็นว่าการผสมคอลลาเจน 4% กับทรานส์กลูตามิเนส 30 U/g ในโครงสร้างที่มีรูพรุนแบบเรียงตัวกันช่วยเพิ่มความแข็งแรงทางกลไกในขณะที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตและการแยกตัวของเซลล์ดาวเทียมกล้ามเนื้อลายของสุกร [3] ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าการผสมคอลลาเจนกับองค์ประกอบอื่น ๆ สามารถแก้ไขจุดอ่อนของมันได้โดยไม่ลดทอนข้อดีทางชีวภาพ
นอกเหนือจากความแข็งแรงแล้ว วิธีการที่คอลลาเจนเสื่อมสภาพก็มีความสำคัญเช่นกัน
โปรไฟล์การเสื่อมสภาพ
ความสามารถของคอลลาเจนในการสลายตัวตามธรรมชาติเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับโครงสร้างที่กินได้ เซลล์สามารถย่อยสลายวัสดุด้วยเอนไซม์เมื่อเนื้อเยื่อเติบโตเต็มที่ ทำให้โครงสร้างถูกดูดซึมอย่างค่อยเป็นค่อยไป[1] การสลายตัวที่ควบคุมได้นี้รับประกันว่าเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงสุดท้ายจะปราศจากสารตกค้างที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ ทำให้ปลอดภัยต่อการบริโภค
ความสามารถในการขยายขนาด
การขยายการผลิตคอลลาเจนมีอุปสรรคบางประการ คอลลาเจนที่ได้จากสัตว์แบบดั้งเดิมมีปัญหาด้านจริยธรรมและห่วงโซ่อุปทาน ซึ่งอาจขัดแย้งกับเป้าหมายความยั่งยืนของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง คอลลาเจนรีคอมบิแนนท์ - ผลิตโดยใช้พืชหรือจุลินทรีย์ - เสนอทางเลือกที่ปราศจากสัตว์ซึ่งแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้[1][5]แม้ว่าปัจจุบันจะมีราคาสูงกว่า แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีกำลังปรับปรุงความสม่ำเสมอและลดต้นทุนลง
ความแข็งแรงทางกล
แม้ว่าเจลาตินบริสุทธิ์จะมีความแข็งแรงทางกลในระดับปานกลาง แต่สามารถเพิ่มได้โดยการปรับความเข้มข้น การเชื่อมขวาง หรือการผสมกับวัสดุอื่นๆ เช่น อัลจิเนตหรือโปรตีนจากพืช [2][5]. งานวิจัยแสดงให้เห็นว่า การเคลือบด้วยเจลาตินช่วยปรับปรุงการดูดซับน้ำ เสริมความแข็งแรงของโครงสร้าง และส่งเสริมการยึดเกาะของเซลล์ได้ดียิ่งขึ้น [3]. ตัวอย่างเช่น โครงสร้างคอมโพสิตที่ผสมโปรตีนจากพืชที่มีพื้นผิวกับเจลาตินและวุ้น (ที่ความเข้มข้น 6%) ได้แสดงให้เห็นถึงความสมบูรณ์ของโครงสร้างและการทำงานที่ดีขึ้น [3].
โปรไฟล์การย่อยสลาย
การย่อยสลายทางชีวภาพที่ควบคุมได้ของเจลาตินเป็นข้อดีอีกประการหนึ่ง เนื่องจากมันจะสลายตัวด้วยเอนไซม์ในระหว่างการเพาะเลี้ยงเซลล์ การย่อยสลายอย่างค่อยเป็นค่อยไปนี้สนับสนุนการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อในขณะที่มั่นใจได้ว่าวัสดุโครงสร้างจะถูกกำจัดออกไปอย่างมีการควบคุม [1].โดยการปรับแต่งการเชื่อมโยงข้ามหรือผสมกับสารอื่น ๆ อัตราการย่อยสลายสามารถปรับแต่งให้ตรงกับความต้องการของระยะการเจริญเติบโตของเซลล์เฉพาะ โดยไม่ทิ้งสารตกค้างที่ไม่ต้องการในผลิตภัณฑ์สุดท้าย
ความสามารถในการขยายขนาด
เจลาตินเหมาะสมสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงในขนาดใหญ่ มันมีราคาที่ไม่แพง หาซื้อได้ง่ายในปริมาณมาก และเข้ากันได้กับกระบวนการอุตสาหกรรมเช่น การทำแห้งด้วยการแช่แข็งและการพิมพ์ 3 มิติ [1][6] แม้ว่าเจลาตินแบบดั้งเดิมจะมาจากสัตว์ แต่ก็มีความสนใจที่เพิ่มขึ้นในทางเลือกที่มาจากการสังเคราะห์หรือพืชเพื่อตอบสนองต่อข้อกังวลด้านจริยธรรม
ผู้ผลิตในสหราชอาณาจักรสามารถได้รับประโยชน์จากซัพพลายเออร์เช่น
3.Alginate
อัลจิเนต, โพลีแซคคาไรด์ที่ได้จากสาหร่ายสีน้ำตาล, โดดเด่นในฐานะตัวเลือกจากพืชสำหรับการสร้างโครงสร้างในกระบวนการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง ประวัติการใช้งานที่ปลอดภัยในอาหารทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าเชื่อถือสำหรับการสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์ในสาขาที่กำลังเติบโตนี้
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
อัลจิเนตเหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์กล้ามเนื้อและไขมันเนื่องจากความเข้ากันได้กับระบบชีวภาพ ได้รับการอนุมัติให้ใช้ในอาหารโดยหน่วยงานกำกับดูแลในสหราชอาณาจักรและสหภาพยุโรป ทำให้กระบวนการอนุมัติสำหรับการใช้งานในเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงง่ายขึ้น แม้ว่าอัลจิเนตในธรรมชาติจะไม่สนับสนุนการยึดเกาะของเซลล์โดยธรรมชาติ แต่สามารถแก้ไขได้โดยการรวมเปปไทด์ยึดเกาะหรือผสมกับวัสดุอื่น ๆ เช่น เจลาติน [1].
ความแข็งแรงทางกล
หนึ่งในจุดแข็งของอัลจิเนตคือคุณสมบัติทางกลที่ปรับได้ ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับความแข็งของโครงสร้างให้เลียนแบบเนื้อสัมผัสของเนื้อสัตว์จริงได้การศึกษาได้แสดงให้เห็นว่าการผสมอัลจิเนตกับวัสดุชีวภาพอื่น ๆ สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น การศึกษาในปี 2022 ได้เน้นถึงการผสมอัลจิเนตกับโปรตีนถั่วแยกในอัตราส่วน 1:1 ซึ่งช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกล เช่น โมดูลัสของยังก์, ความพรุน, และการดูดซับของเหลว การผสมนี้ยังสนับสนุนการเจริญเติบโตและการแยกตัวของเซลล์ดาวเทียมของวัว [3] ในขณะที่เจลอัลจิเนตบริสุทธิ์อาจมีแนวโน้มที่จะเปราะบาง วิธีการผสมผสานเหล่านี้ช่วยแก้ไขข้อจำกัดนั้น
ความสามารถในการปรับแต่งคุณสมบัติทางกลยังทำให้อัลจิเนตเหมาะสำหรับการบรรลุโปรไฟล์การย่อยสลายที่ต้องการ
โปรไฟล์การย่อยสลาย
ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพและการบริโภคได้ของอัลจิเนตทำให้มันเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง มันสามารถย่อยสลายได้อย่างปลอดภัยในระบบย่อยอาหารของมนุษย์ ทำให้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายสามารถบริโภคได้ทั้งหมด โดยการปรับแต่งการเชื่อมโยงข้ามและองค์ประกอบ ผู้ผลิตสามารถควบคุมวิธีการย่อยสลายได้โดยทั่วไป การเชื่อมโยงข้ามไอออนิกด้วยแคลเซียมคลอไรด์ถูกใช้เพื่อสร้างไฮโดรเจลที่มีความเสถียรซึ่งเหมาะสมสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์กล้ามเนื้อ [1].
การย่อยสลายที่ควบคุมนี้ทำให้แน่ใจว่าอัลจิเนตสามารถตอบสนองความต้องการของการผลิตขนาดใหญ่ได้.
ความสามารถในการขยายขนาด
ความอุดมสมบูรณ์และความคุ้มค่าของอัลจิเนตทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงในระดับการค้า มันได้รับประโยชน์จากห่วงโซ่อุปทานที่มีอยู่ในอุตสาหกรรมสาหร่ายทะเล และคุณสมบัติการเกิดเจลของมันสอดคล้องกับเทคนิคการผลิตอัตโนมัติเช่นการอัดขึ้นรูปและการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ ในสหราชอาณาจักร ผู้ผลิตสามารถเข้าถึงอัลจิเนตคุณภาพสูงเกรดอาหารผ่านแพลตฟอร์มเช่น
4. ไคโตซาน
ไคโตซานเสนอทางเลือกที่น่าสนใจที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสำหรับโครงสร้างเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง ด้วยคุณสมบัติพื้นผิวที่ทำให้มันโดดเด่น.ได้มาจากไคตินที่พบในเปลือกของสัตว์จำพวกครัสเตเชียนและเชื้อรา ไบโอโพลิเมอร์นี้มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในการสนับสนุนการยึดเกาะและการเจริญเติบโตของเซลล์เนื่องจากธรรมชาติของประจุบวก ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ได้ดีกับเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีประจุลบ
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
ไคโตซานมีความเข้ากันได้สูงกับเซลล์หลายประเภทที่สำคัญต่อการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง มันส่งเสริมการยึดเกาะ การเพิ่มจำนวน และการแยกแยะของเซลล์ เช่น เซลล์ดาวเทียมกล้ามเนื้อลายของหมู เซลล์กล้ามเนื้อเรียบของกระต่าย ไฟโบรบลาสต์ของแกะ และเซลล์ต้นกำเนิดเมเซนไคม์จากสายสะดือของวัว [7].
ที่น่าสนใจคือ ไคโตซานเลียนแบบไกลโคซามิโนไกลแคนตามธรรมชาติ สร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของเซลล์ การศึกษาปี 2022 พบว่าไมโครแคร์ริเออร์ที่มีไคโตซาน 2% และคอลลาเจน 1% (ในอัตราส่วน 9:1) ช่วยปรับปรุงความมีชีวิตและการเพิ่มจำนวนของเซลล์ในหลายประเภทได้อย่างมีนัยสำคัญ [3].วิธีการผสมผสานนี้ชดเชยความสามารถในการยึดเกาะเซลล์ที่จำกัดของไคโตซานเมื่อใช้เพียงอย่างเดียว
ข้อดีอีกประการหนึ่งคือคุณสมบัติต้านจุลชีพ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการปนเปื้อนระหว่างการผลิต ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการรักษาสภาพปลอดเชื้อในโรงงานเชิงพาณิชย์ [3].
ความแข็งแรงทางกล
แม้ว่าไคโตซานเพียงอย่างเดียวจะมีคุณสมบัติทางกลที่อ่อนแอ แต่สามารถปรับปรุงได้โดยการผสมกับวัสดุชีวภาพอื่น ๆ [7] ตัวอย่างเช่น การผสมกับคอลลาเจนช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการบีบอัดและช่วยให้สร้างโครงสร้างที่มีรูพรุนซึ่งจำลองเนื้อสัมผัสและคุณสมบัติทางกลของเนื้อสัตว์ได้ดียิ่งขึ้น คอมโพสิตเหล่านี้ยังสนับสนุนการเพิ่มจำนวนและการแยกแยะของเซลล์ดาวเทียมกล้ามเนื้อลายของสุกร [7].
การใช้สารเชื่อมขวางหรือวัสดุเสริมเช่นคอลลาเจนหรือทรานส์กลูตามิเนสช่วยเพิ่มความทนทานของไคโตซาน ทำให้เหมาะสมยิ่งขึ้นสำหรับการสนับสนุนการสร้างเนื้อเยื่อ [7].
โปรไฟล์การย่อยสลาย
ธรรมชาติที่ย่อยสลายได้ของไคโตซานทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับโครงสร้างที่กินได้ มันย่อยสลายตามธรรมชาติผ่านกระบวนการทางเอนไซม์ ทำให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์สุดท้ายยังคงสามารถบริโภคได้อย่างเต็มที่
ผู้ผลิตสามารถปรับอัตราการย่อยสลายได้โดยการปรับเปลี่ยนปัจจัยต่างๆ เช่น ระดับการดีอะเซทิเลชันหรือการเชื่อมขวาง ซึ่งช่วยให้เกิดการย่อยสลายที่ควบคุมได้ซึ่งสอดคล้องกับระยะเวลาการเจริญเติบโตและการสุกของเนื้อเยื่อ [7] ความยืดหยุ่นดังกล่าวทำให้มั่นใจได้ว่าไคโตซานมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับวัสดุชีวภาพโครงสร้างอื่นๆ ในขณะที่ยังคงปลอดภัยและกินได้
ความสามารถในการขยายตัว
นอกเหนือจากประโยชน์ทางชีวภาพและกลไกแล้ว ไคโตซานยังมีความสามารถในการขยายตัวสูง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงในเชิงพาณิชย์ มันมีอยู่มากมายและมีราคาค่อนข้างถูก โดยเฉพาะเมื่อได้มาจากการหมักเชื้อรา หรือผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมอาหารทะเล [7].
อย่างไรก็ตาม การรับประกันคุณภาพที่สม่ำเสมอและประสิทธิภาพทางกลไกในระดับอุตสาหกรรมต้องการกระบวนการที่ได้มาตรฐานและการผสมผสานอย่างระมัดระวังกับวัสดุชีวภาพอื่น ๆ [7]. ในสหราชอาณาจักร ผู้ผลิตสามารถหันไปใช้แพลตฟอร์มเช่น
สถานะของมันในฐานะวัสดุที่กินได้และการรวมอยู่ในวัสดุชีวภาพที่ได้รับการอนุมัติจาก FDA ยังช่วยให้การอนุมัติตามกฎระเบียบง่ายขึ้น ทำให้เป็นตัวเลือกที่ใช้งานได้จริงสำหรับการใช้งานในขนาดใหญ่ [2].
sbb-itb-ffee270
5.โปรตีนจากพืช (โปรตีนถั่วเหลืองและโปรตีนพืชที่มีเนื้อสัมผัส)
โปรตีนจากพืช โดยเฉพาะโปรตีนถั่วเหลืองและโปรตีนพืชที่มีเนื้อสัมผัส (TVP) เป็นทางเลือกที่ปราศจากสัตว์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสร้างโครงสร้างในกระบวนการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง วัสดุเหล่านี้ไม่เพียงแต่ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม แต่ยังเป็นทางออกที่คุ้มค่าสำหรับการขยายการผลิต
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
โครงสร้างโปรตีนถั่วเหลืองแสดงให้เห็นถึงความเข้ากันได้อย่างดีเยี่ยมกับเซลล์ชนิดที่ใช้ในเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ด้วยเคมีพื้นผิวและความพรุนที่ปรับแต่งได้ พวกมันสนับสนุนกระบวนการที่จำเป็นเช่น การยึดเกาะของเซลล์ การเจริญเติบโต และการแยกแยะ - ทั้งหมดนี้โดยไม่ต้องพึ่งพาส่วนประกอบที่มาจากสัตว์[1][8].การศึกษาเน้นถึงการใช้โครงสร้างโปรตีนถั่วเหลืองที่มีพื้นผิวในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อวัว ซึ่งประสบความสำเร็จอย่างมากในการยึดเกาะของเซลล์และการสร้างเนื้อเยื่อ [1][8].
ในทางกลับกัน TVP นำโครงสร้างที่เป็นเส้นใยมาใช้ ซึ่งเลียนแบบเนื้อสัมผัสของเนื้อสัตว์แบบดั้งเดิมในขณะที่ยังคงความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่จำเป็นสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ โครงสร้างที่มีรูพรุนสามารถปรับแต่งได้ในระหว่างการผลิตเพื่อปรับปรุงการแทรกซึมของเซลล์และการกระจายสารอาหารทั่วเนื้อเยื่อ [1].
ความแข็งแรงทางกลไก
โปรตีนที่ได้จากพืชเหล่านี้ยังมีคุณสมบัติทางกลไกที่ปรับได้ ซึ่งมีความสำคัญต่อการสนับสนุนการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ การวิจัยระบุว่าการรวมโปรตีนถั่วเหลืองไอโซเลทกับเส้นใยอาหาร กลีเซอรอล และสารเชื่อมโยงข้ามช่วยเพิ่มทั้งความแข็งแรงในการบีบอัดและความต้านทานต่อน้ำ [3].
กลีเซอรอล ซึ่งเป็นสารเพิ่มความยืดหยุ่นที่พบได้ทั่วไป มีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของโครงสร้างรองรับ การค้นพบจากปี 2024 แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างรองรับโปรตีนถั่วเหลืองที่มีปริมาณกลีเซอรินสูงขึ้นจะมีรูพรุนที่เล็กและสม่ำเสมอมากขึ้น นำไปสู่ความต้านทานต่อน้ำและความทนทานทางกลที่ดีขึ้น [3]. วิธีการผลิตเช่น การทำแห้งด้วยการแช่แข็ง การอัดรีด และการพิมพ์ 3 มิติ ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับความยืดหยุ่นและความแข็งแรงในการดึงได้อย่างละเอียด สร้างโครงสร้างรองรับที่สามารถจำลองเนื้อสัมผัสที่ซับซ้อนของเนื้อสัตว์ [1][2].
อย่างไรก็ตาม ในขณะที่ความแข็งแรงทางกลมีความสำคัญ โครงสร้างรองรับต้องเสื่อมสภาพไปพร้อมกับการเจริญเติบโตและการสุกงอมของเนื้อเยื่อ
โปรไฟล์การเสื่อมสภาพ
ทั้งโปรตีนถั่วเหลืองและ TVP สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติและปลอดภัยสำหรับการบริโภคอัตราการเสื่อมสลายของพวกมันสามารถปรับได้โดยการปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของโปรตีนและเทคนิคการเชื่อมโยงข้าม เพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างรองรับการเจริญเติบโตของเซลล์และสลายตัวอย่างเหมาะสมเมื่อเนื้อเยื่อเติบโตเต็มที่ [1].
นอกเหนือจากประโยชน์ด้านโครงสร้างแล้ว โครงสร้างเหล่านี้ยังเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการให้กับผลิตภัณฑ์สุดท้าย ทำให้เป็นโซลูชันที่มีวัตถุประสงค์สองประการ [1].
ความสามารถในการขยายขนาด
โปรตีนที่ได้จากพืชสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและความสามารถในการขยายขนาด โดยวัสดุโครงสร้างคิดเป็นเพียงประมาณ 5% ของต้นทุนการผลิตทั้งหมดสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง [1]. โปรตีนถั่วเหลืองโดยเฉพาะอย่างยิ่งได้รับประโยชน์จากความพร้อมใช้งานอย่างแพร่หลายและห่วงโซ่อุปทานที่จัดตั้งขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับการดำเนินงานขนาดใหญ่
เทคนิคอุตสาหกรรมเช่น การอัดรีด การทำแห้งด้วยการแช่แข็ง และการพิมพ์ 3 มิติ ช่วยให้สามารถผลิตโครงสร้างรองรับที่มีคุณภาพสูงและสม่ำเสมอในปริมาณมากได้ [6] อย่างไรก็ตาม การขยายขนาดการผลิตมาพร้อมกับความท้าทาย เช่น การรับรองคุณสมบัติของโครงสร้างรองรับที่สม่ำเสมอ และการผสานกระบวนการผลิตขนาดใหญ่เข้ากับกระบวนการเพาะเลี้ยงเซลล์ [6].
ในสหราชอาณาจักร แพลตฟอร์มเช่น
6.ใบพืชที่ถูกกำจัดเซลล์
ใบพืชที่ถูกกำจัดเซลล์ให้โครงสร้างธรรมชาติที่ใช้ประโยชน์จากระบบหลอดเลือดที่ซับซ้อนซึ่งมีอยู่ในพืช โดยการกำจัดเนื้อเยื่อพืชออกจากวัสดุเซลล์ นักวิจัยจะเหลือเพียงโครงสร้างนอกเซลล์ที่ทำจากเซลลูโลส โครงสร้างนี้มีความคล้ายคลึงกับเครือข่ายหลอดเลือดฝอยที่พบในเนื้อเยื่อสัตว์อย่างมาก ทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ซึ่งการส่งสารอาหารที่มีประสิทธิภาพและการเจริญเติบโตของเซลล์ที่เป็นระเบียบเป็นสิ่งสำคัญ
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
โครงสร้างเซลลูโลสในใบพืชที่ถูกกำจัดเซลล์ทำงานร่วมกับเซลล์กล้ามเนื้อและไขมันที่ใช้ในเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงได้อย่างราบรื่น การศึกษาพบว่าเซลล์กล้ามเนื้อวัวสามารถยึดติดและเจริญเติบโตได้อย่างมีประสิทธิภาพบนใบผักโขมที่ถูกกำจัดเซลล์ โครงสร้างเส้นใยสนับสนุนการทำงานของเซลล์ที่สำคัญ เช่น การยึดเกาะ การเจริญเติบโต และการแยกแยะ[1][8].
ข้อได้เปรียบหลักของโครงสร้างเหล่านี้คือการประกอบด้วยพืชทั้งหมด ซึ่งช่วยขจัดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับวัสดุที่มาจากสัตว์ เช่น ปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันหรือการปนเปื้อน และสอดคล้องกับแรงจูงใจทางจริยธรรมเบื้องหลังการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
นอกจากนี้ เครือข่ายหลอดเลือดตามธรรมชาติภายในใบพืชยังเป็นเส้นทางที่เหมาะสมสำหรับการขนส่งสารอาหารและออกซิเจนไปยังเซลล์ที่กำลังเติบโต ซึ่งคล้ายคลึงกับระบบเส้นเลือดฝอยที่พบในเนื้อสัตว์แบบดั้งเดิม ทำให้ง่ายต่อการพัฒนาเนื้อเยื่อที่มีโครงสร้างที่เหมาะสม[1].
ความแข็งแรงทางกลไก
จากมุมมองเชิงโครงสร้าง ประสิทธิภาพของโครงสร้างเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปริมาณเซลลูโลสและสถาปัตยกรรมหลอดเลือด แม้ว่าพวกมันอาจไม่แข็งแรงเท่ากับทางเลือกสังเคราะห์ แต่ก็ให้การสนับสนุนเพียงพอสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์และการพัฒนาเนื้อเยื่อในการประยุกต์ใช้เนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง[1].
การออกแบบเส้นใยสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อเลียนแบบเนื้อสัมผัสของเนื้อสัตว์ต่างๆ ซึ่งช่วยเสริมทั้งคุณภาพโครงสร้างและความรู้สึกในปากของผลิตภัณฑ์สุดท้าย อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติทางกลอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของพืชที่ใช้และกระบวนการกำจัดเซลล์ที่ใช้
งานวิจัยชี้ให้เห็นว่าเครือข่ายเส้นเลือดในใบพืชให้การสนับสนุนทางกลเพียงพอสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์กล้ามเนื้อ ในขณะที่ยังคงความยืดหยุ่นที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาของเนื้อเยื่อ [1].
โปรไฟล์การย่อยสลาย
คุณสมบัติสำคัญอีกประการหนึ่งของโครงสร้างเหล่านี้คือการย่อยสลายที่ควบคุมได้ในระหว่างการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ ใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์จะย่อยสลายตามระยะเวลาที่สอดคล้องกับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง โครงสร้างที่ทำจากเซลลูโลสไม่เพียงแต่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ แต่ยังสามารถรับประทานได้ เพิ่มใยอาหารให้กับผลิตภัณฑ์สุดท้ายแทนที่จะทิ้งสารตกค้างที่เป็นอันตราย [1].
แม้ว่าเซลลูโลสจะไม่สามารถย่อยได้โดยเอนไซม์ของมนุษย์ แต่ก็ถือว่าปลอดภัยในการบริโภคและยังสามารถเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงได้อีกด้วย อัตราการสลายของโครงสร้างสามารถปรับได้โดยการปรับเปลี่ยนวิธีการประมวลผลหรือการผสมผสานสารประกอบจากพืชอื่น ๆ ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับการสลายของโครงสร้างให้สอดคล้องกับการพัฒนาของเนื้อเยื่อ [1].
การสลายตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไปนี้ทำให้โครงสร้างยังคงสนับสนุนในช่วงการเจริญเติบโตที่สำคัญ จากนั้นจะละลายเมื่อเนื้อเยื่อสามารถพึ่งพาตนเองได้
ความสามารถในการขยายขนาด
ใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์ยังเป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและประหยัดสำหรับการขยายการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ความอุดมสมบูรณ์ ราคาต่ำ และธรรมชาติที่สามารถหมุนเวียนได้ทำให้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในเชิงพาณิชย์ใบผักโขม, ตัวอย่างเช่น, ได้รับการศึกษามาอย่างกว้างขวางและเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับวัตถุประสงค์นี้ [1][6].
เทคนิคต่างๆ เช่น การแช่เพื่อกำจัดเซลล์และการหล่อด้วยตัวทำละลายเป็นวิธีที่ง่ายและสามารถปรับใช้สำหรับการผลิตในขนาดใหญ่ได้ ด้วยวัสดุโครงสร้างที่คิดเป็นเพียงประมาณ 5% ของต้นทุนการผลิตทั้งหมด พวกเขาช่วยปรับปรุงความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง [1].
สำหรับผู้ผลิตในสหราชอาณาจักร, แพลตฟอร์มเช่น
7.วัสดุชีวภาพจากจุลินทรีย์และสาหร่าย
วัสดุชีวภาพที่ได้จากจุลินทรีย์และสาหร่ายกำลังเปิดทางให้กับโครงสร้างที่ยั่งยืนมากขึ้นในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง วัสดุเหล่านี้ได้มาจากแหล่งต่างๆ เช่น แบคทีเรีย ยีสต์ เชื้อรา และสาหร่าย ซึ่งเป็นทางเลือกที่ปราศจากสัตว์อย่างสมบูรณ์ ในขณะที่ยังคงตอบสนองความต้องการด้านการพัฒนาของเนื้อเยื่อได้อย่างครบถ้วน บริษัทในสาขานี้กำลังทำงานอย่างแข็งขันเกี่ยวกับวัสดุ เช่น เซลลูโลสจากแบคทีเรีย ไมซีเลียมจากเชื้อรา และโครงสร้างจากสาหร่ายเพื่อสนับสนุนอุตสาหกรรมที่กำลังเติบโตนี้ [4].
อะไรที่ทำให้วัสดุชีวภาพเหล่านี้น่าสนใจ? ความสามารถในการบริโภคได้ คุณสมบัติที่ปรับเปลี่ยนได้ และธรรมชาติที่สามารถหมุนเวียนได้เป็นกุญแจสำคัญ ตัวอย่างเช่น เซลลูโลสจากแบคทีเรีย ไมซีเลียมจากเชื้อรา และอัลจิเนตจากสาหร่ายสีน้ำตาลสามารถปรับให้เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะ ซึ่งสอดคล้องกับเป้าหมายทางจริยธรรมของการผลิตเนื้อสัตว์โดยไม่ใช้สัตว์ [1][2].วัสดุเหล่านี้ไม่เพียงแต่เสริมสร้างโครงสร้างแบบดั้งเดิม แต่ยังเป็นทางเลือกที่สามารถปรับแต่งได้และยั่งยืนสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
เซลลูโลสจากแบคทีเรียโดดเด่นในเรื่องความเข้ากันได้กับเซลล์สัตว์ที่ใช้ในเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง โครงสร้างนาโนไฟเบอร์ของมันคล้ายคลึงกับเมทริกซ์นอกเซลล์ตามธรรมชาติ ส่งเสริมการยึดเกาะของเซลล์และการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ การศึกษาพบว่าการเพาะเลี้ยงเซลล์กล้ามเนื้อวัวและปลาในโครงสร้างเซลลูโลสจากแบคทีเรียประสบความสำเร็จ โดยได้โครงสร้างเนื้อเยื่อที่มีศักยภาพและความมีชีวิตของเซลล์ที่ดี [1][2][8].
อัลจิเนตจากสาหร่ายเป็นอีกหนึ่งตัวเลือกที่แข็งแกร่ง โดยมีคุณสมบัติการเจลที่อ่อนโยนและไม่เป็นพิษมันสนับสนุนการทำงานที่จำเป็นของเซลล์ - เช่น การยึดเกาะ การเจริญเติบโต และการแยกแยะ - ทำให้เหมาะสำหรับการห่อหุ้มเซลล์กล้ามเนื้อและเซลล์ไขมันในระหว่างการเพาะเลี้ยง [1][2].
ไมซีเลียมของเชื้อรา แม้ว่าจะต้องการการวิศวกรรมบางอย่างเพื่อเพิ่มการยึดเกาะของเซลล์ แต่ก็ให้ฐานที่เป็นเส้นใยตามธรรมชาติสำหรับการพัฒนาของเซลล์กล้ามเนื้อ การปรับเปลี่ยนพื้นผิวสามารถปรับปรุงความเข้ากันได้กับเซลล์ที่เพาะเลี้ยงได้มากขึ้น [1][2].
ความแข็งแรงทางกล
คุณสมบัติทางกลของวัสดุชีวภาพเหล่านี้แตกต่างกัน ทำให้สามารถปรับใช้กับการใช้งานที่หลากหลาย เซลลูโลสจากแบคทีเรีย ตัวอย่างเช่น สามารถสร้างฟิล์มที่แข็งแรงแต่ยืดหยุ่นได้ด้วยความแข็งที่ปรับได้ เทคนิคการประมวลผลและการเปลี่ยนแปลงในความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับแต่งคุณสมบัติของมันเพื่อตอบสนองความต้องการของผลิตภัณฑ์เฉพาะ [1][2].
ในทางกลับกัน ไฮโดรเจลอัลจิเนตเสนอทางเลือกที่นุ่มกว่า แม้ว่าจะมีความยืดหยุ่นตามธรรมชาติมากกว่าบาซิลลัสเซลลูโลส แต่ความแน่นของมันสามารถเพิ่มขึ้นได้ผ่านการปรับสูตรและกระบวนการอย่างระมัดระวัง [1][2].
ไมซีเลียมจากเชื้อราให้โครงสร้างที่เป็นฟองและเส้นใยที่เลียนแบบเนื้อสัมผัสของเนื้อสัตว์ อย่างไรก็ตาม การบรรลุความยืดหยุ่นและความแข็งแรงของเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อตามธรรมชาติมักต้องการการผสมผสานไมซีเลียมกับวัสดุชีวภาพอื่น ๆ หรือการวิศวกรรมเพิ่มเติม [1][2].
โครงสร้างจากสาหร่ายยังสามารถออกแบบให้มีโครงสร้างเป็นชั้นที่มีรูพรุนซึ่งคล้ายกับเนื้อเยื่อสัตว์ ด้วยขนาดรูระหว่าง 50 ถึง 250 μm พวกมันสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการแทรกซึมของเซลล์กล้ามเนื้อและการสร้างเนื้อเยื่อ [9][10].
โปรไฟล์การย่อยสลาย
อัตราการย่อยสลายของวัสดุเหล่านี้เหมาะสมกับระยะเวลาที่ต้องการสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ในขณะที่สมบัติเชิงกลสามารถปรับได้ระหว่างการประมวลผล โปรไฟล์การย่อยสลายของพวกมันก็สามารถปรับให้เข้ากับการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อได้เช่นกัน
เซลลูโลสจากแบคทีเรียย่อยสลายช้า ให้การสนับสนุนในระยะยาว ในขณะที่อัลจิเนตย่อยสลายเร็วกว่าและสามารถควบคุมให้เหมาะสมกับตารางการเพาะเลี้ยงที่แตกต่างกัน [1][2].
ไมซีเลียมจากเชื้อรามีอัตราการย่อยสลายปานกลาง ซึ่งสามารถปรับได้ตามองค์ประกอบและเทคนิคการประมวลผล การผสมกับวัสดุอื่นหรือการปรับโครงสร้างของมันช่วยให้สามารถควบคุมการย่อยสลายได้มากขึ้น [1][2].
ความสามารถในการขยายขนาด
หนึ่งในข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของวัสดุชีวภาพที่ได้จากจุลินทรีย์และสาหร่ายคือความสามารถในการขยายขนาด เซลลูโลสจากแบคทีเรีย ตัวอย่างเช่น สามารถผลิตในปริมาณมากผ่านการหมักโดยใช้วัตถุดิบที่มีต้นทุนต่ำ ทำให้เป็นตัวเลือกที่ประหยัดสำหรับการผลิตเนื้อเชิงพาณิชย์ [1][2][6].
อัลจิเนตจากสาหร่ายได้รับประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานการผลิตที่มีอยู่แล้ว เนื่องจากมีการใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหารและยา ห่วงโซ่อุปทานที่มีอยู่แล้วนี้ทำให้ง่ายต่อการรวมเข้ากับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง [1][2][6].
ไมซีเลียมจากเชื้อราก็แสดงศักยภาพที่ดีในการขยายขนาดเช่นกัน.สามารถปลูกได้อย่างรวดเร็วบนผลพลอยได้ทางการเกษตร ลดต้นทุนและสนับสนุนความยั่งยืนโดยการนำวัสดุเหลือใช้กลับมาใช้ใหม่ [1][2][6].
เนื่องจากวัสดุโครงสร้างคิดเป็นประมาณ 5% ของต้นทุนการผลิตทั้งหมด ตัวเลือกที่ประหยัดเหล่านี้ช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ทางการเงินของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงได้อย่างมาก สำหรับนักวิจัยและธุรกิจในสหราชอาณาจักร แพลตฟอร์มเช่น
ตารางเปรียบเทียบวัสดุชีวภาพ
การเลือกวัสดุโครงสร้างที่เหมาะสมหมายถึงการปรับสมดุลหลายปัจจัยเพื่อให้ตรงกับเป้าหมายการผลิตของคุณวัสดุชีวภาพแต่ละชนิดมีจุดแข็งและจุดอ่อนของตัวเอง ซึ่งสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลลัพธ์ของโครงการของคุณ ด้านล่างนี้คือตารางที่ประเมินวัสดุชีวภาพเจ็ดชนิดตามเกณฑ์สำคัญสี่ประการ: ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ (การเจริญเติบโตของเซลล์บนวัสดุ), ความแข็งแรงทางกล (ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง), โปรไฟล์การย่อยสลาย (การสลายตัวและความสามารถในการบริโภค), และ ความสามารถในการขยายขนาด (ความเหมาะสมสำหรับการผลิตในขนาดใหญ่) การเปรียบเทียบนี้ให้ภาพรวมที่ชัดเจนเพื่อช่วยในการตัดสินใจของคุณ
| วัสดุชีวภาพ | ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ | ความแข็งแรงทางกลไก | โปรไฟล์การย่อยสลาย | ความสามารถในการขยายขนาด |
|---|---|---|---|---|
| คอลลาเจน | E |
ต่ำ–ปานกลาง – มักต้องการการเชื่อมโยงข้ามเพื่อความเสถียร | ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติและกินได้ | จำกัด – มีค่าใช้จ่ายสูงและก่อให้เกิดข้อกังวลด้านจริยธรรมเนื่องจากการจัดหาจากสัตว์ |
| เจลาติน | E |
ต่ำ – ไม่เสถียรที่อุณหภูมิร่างกาย | ย่อยสลายได้และปลอดภัยสำหรับการบริโภค | ปานกลาง – มีให้ใช้งานได้ง่ายแต่ไวต่ออุณหภูมิ |
| อัลจิเนต | ดี – เข้ากันได้ทางชีวภาพแต่ขาดแหล่งยึดเกาะเซลล์ตามธรรมชาติ | Tunable – สามารถปรับได้ตั้งแต่เจลนุ่มไปจนถึงโครงสร้างที่แข็งขึ้น | การย่อยสลายที่ควบคุมได้; กินได้และปลอดภัย | สูง – แหล่งสาหร่ายทะเลที่มีมากมายพร้อมห่วงโซ่อุปทานที่จัดตั้งขึ้นอย่างดี |
| ไคโตซาน | ดี – สนับสนุนการยึดเกาะของเซลล์เมื่อผ่านการประมวลผลอย่างถูกต้อง | ต่ำในตัวเอง – มักผสมกับวัสดุอื่น | ย่อยสลายได้แต่มีการสลายตัวที่ช้ากว่า | ปานกลาง – มาจากของเสียจากเปลือกหอยแมลงภู่ แต่มีความกังวลเรื่องสารก่อภูมิแพ้ |
|
โปรตีนจากพืช (โปรตีนถั่วเหลืองและโปรตีนพืชที่มีเนื้อสัมผัส) |
สูง – ได้รับการยอมรับอย่างดีจากทั้งเซลล์และผู้บริโภค | ปานกลาง – สามารถปรับปรุงได้ด้วยสารเติมแต่งเช่นกลีเซอรอลหรือสารเชื่อมโยงข้าม | การสลายตัวที่ปลอดภัยพร้อมคุณค่าทางโภชนาการเพิ่มเติม | สูง – คุ้มค่าและได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมอาหาร |
| ใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์ | สูง – มีโครงสร้างเมทริกซ์ธรรมชาติ | แปรผัน – ขึ้นอยู่กับประเภทของพืชและกระบวนการเตรียม | ย่อยสลายได้พร้อมเนื้อสัมผัสที่เป็นเส้นใย | สูง – ราคาย่อมเยาและยั่งยืน แต่การมาตรฐานอาจเป็นเรื่องยาก |
| วัสดุชีวภาพจากจุลินทรีย์/สาหร่าย | ดี – โดยทั่วไปเข้ากันได้ แต่บางครั้งอาจต้องปรับปรุงพื้นผิว | แปรผัน – สามารถวิศวกรรมเพื่อเพิ่มความแข็งแรง | โดยทั่วไปปลอดภัย; บางชนิดขาดคุณค่าทางโภชนาการ | สูง – สามารถขยายขนาดได้ผ่านกระบวนการหมัก |
ตารางนี้แสดงถึงการแลกเปลี่ยนที่เกี่ยวข้องในการเลือกโครงสร้างรองรับ.ตัวอย่างเช่น วัสดุที่มาจากสัตว์เช่นคอลลาเจนและเจลาตินมีความสามารถในการสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์ได้ดี แต่บ่อยครั้งที่ขาดความแข็งแรงทางกลและความสามารถในการขยายขนาด ในขณะเดียวกัน ตัวเลือกที่มาจากพืชให้ประสิทธิภาพที่สมดุลมากขึ้น ทำให้เป็นที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ วัสดุที่ได้จากจุลินทรีย์และสาหร่ายในทางกลับกัน เสนอความยั่งยืนและความสามารถในการขยายขนาดที่มีศักยภาพสำหรับการใช้งานในระยะยาว สำหรับความต้องการเชิงพาณิชย์ในทันที อัลจิเนตและโปรตีนที่ได้จากพืชโดดเด่น คุณสมบัติที่ปรับแต่งได้ของอัลจิเนตและห่วงโซ่อุปทานที่มีอยู่ทำให้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้และสามารถขยายขนาดได้ ในทำนองเดียวกัน โปรตีนที่ได้จากพืชให้โซลูชันที่คุ้มค่าซึ่งสอดคล้องกับความต้องการของผู้บริโภค งานวิจัยยังแนะนำว่าการรวมวัสดุสามารถเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของพวกเขาได้ตัวอย่างเช่น โครงสร้างคอมโพสิต - เช่น ไมโครแคร์ริเออร์ที่ทำจากไคโตซาน 2% และคอลลาเจน 1% ในอัตราส่วน 9:1 - ได้ปรับปรุงความมีชีวิตของเซลล์อย่างมีนัยสำคัญในเซลล์หลายประเภท รวมถึงเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของกระต่ายและเซลล์ต้นกำเนิดของวัว [3].
ผู้ผลิตในสหราชอาณาจักรสามารถทำให้การจัดหาวัสดุของพวกเขาง่ายขึ้นผ่าน
สรุป
สาขาวัสดุชีวภาพสำหรับโครงสร้างเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงได้ก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว มอบโอกาสให้กับนักวิจัยและผู้ผลิตในการเข้าถึงวัสดุเจ็ดประเภทที่แตกต่างกัน แต่ละประเภทมีจุดแข็งของตัวเอง เพื่อตอบสนองความต้องการในการผลิตที่แตกต่างกันความก้าวหน้าแบบไดนามิกนี้กำลังปูทางไปสู่ความก้าวหน้าต่อไปในเทคโนโลยีโครงสร้างรองรับ
การพัฒนาล่าสุดสะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนในอุตสาหกรรมไปสู่การสร้างโครงสร้างรองรับที่ยั่งยืน ปราศจากสัตว์ และสามารถรับประทานได้ วัสดุเหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อตอบสนองทั้งความต้องการทางเทคนิคและความคาดหวังของผู้บริโภค ซึ่งบ่งบอกถึงการเน้นที่เพิ่มขึ้นในการสร้างสมดุลระหว่างการใช้งานและความน่าสนใจในตลาด
การเลือกวัสดุชีวภาพที่เหมาะสมมีบทบาทสำคัญในการรับรองความเป็นไปได้ทางการค้า ประสิทธิภาพของโครงสร้างรองรับต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อให้ได้ความแข็งแรงทางกล เนื้อสัมผัส และความสามารถในการขยายขนาดที่จำเป็นสำหรับการผลิตในขนาดใหญ่ การศึกษาพบว่าการผสมวัสดุ เช่น การรวมไคโตซานกับคอลลาเจน สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของโครงสร้างรองรับได้อย่างมีนัยสำคัญ สำหรับผู้ผลิตในสหราชอาณาจักร การเลือกวัสดุชีวภาพมีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านกฎระเบียบและความต้องการของผู้บริโภคโปรตีนจากพืชและอัลจิเนตโดดเด่นเป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่ง โดยให้ความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพ ความคุ้มค่า และความสามารถในการขยายขนาด ในขณะที่สอดคล้องกับความชื่นชอบของสหราชอาณาจักรต่อโซลูชันอาหารที่ยั่งยืน
อย่างไรก็ตาม การบรรลุความเป็นเลิศทางเทคนิคเป็นเพียงส่วนหนึ่งของความท้าทาย การจัดหาวัสดุที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพมีความสำคัญเท่าเทียมกัน
คำถามที่พบบ่อย
โปรตีนจากพืชเปรียบเทียบกับวัสดุที่ได้จากสัตว์แบบดั้งเดิม เช่น คอลลาเจน สำหรับโครงสร้างในกระบวนการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงอย่างไรบ้าง?
โปรตีนจากพืช เช่น โปรตีนจากถั่วเหลืองและถั่วลันเตา กำลังได้รับความสนใจในฐานะวัสดุสำหรับโครงสร้าง เนื่องจากมีความพร้อมใช้งาน ต้นทุนต่ำ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ยังมีประโยชน์เพิ่มเติมในด้านความเข้ากันได้ทางชีวภาพและคุณสมบัติที่ปรับได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อพูดถึงความแข็งแรงทางกลและความเสถียรของโครงสร้าง บางครั้งพวกมันยังคงตามหลังวัสดุที่ได้จากสัตว์ เช่น คอลลาเจน ซึ่งมีความคล้ายคลึงกับเมทริกซ์นอกเซลล์ที่พบในเนื้อเยื่อสัตว์
อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าในวิธีการแปรรูปและการผสมโปรตีนจากพืชกับวัสดุชีวภาพอื่น ๆ กำลังลดช่องว่างนี้ลง การพัฒนาเหล่านี้กำลังทำให้โปรตีนจากพืชเป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งสำหรับการใช้ในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ในที่สุด การตัดสินใจใช้วัสดุจากพืชหรือสัตว์ขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของการใช้งาน รวมถึงเนื้อสัมผัสและโครงสร้างที่ต้องการในผลิตภัณฑ์สุดท้าย
ข้อดีทางจริยธรรมและสิ่งแวดล้อมของการใช้วัสดุชีวภาพที่ได้จากจุลินทรีย์และสาหร่ายในโครงสร้างเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงคืออะไร?
วัสดุชีวภาพที่ได้จากจุลินทรีย์และสาหร่ายนำมาซึ่งประโยชน์หลากหลายเมื่อพูดถึงการสร้างโครงสร้างสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง เริ่มต้นด้วย พวกมันมักจะเป็นมิตรกับโลกมากกว่าวัสดุที่ได้จากสัตว์ การผลิตวัสดุชีวภาพเหล่านี้มักใช้ที่ดิน น้ำ และพลังงานน้อยลง ซึ่งหมายถึงรอยเท้าทางสิ่งแวดล้อมที่เล็กลงสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงโดยรวม
นอกจากนี้ วัสดุเหล่านี้ยังตอบโจทย์ด้านจริยธรรมอีกด้วย โดยการพึ่งพาจุลินทรีย์และสาหร่ายแทนผลิตภัณฑ์ที่มาจากสัตว์ พวกเขาลดการพึ่งพาสัตว์ ซึ่งสอดคล้องกับหลักการที่ไม่ใช้ความโหดร้ายต่อสัตว์ ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับผู้ที่ต้องการสนับสนุนการสร้างสรรค์อาหารที่ยั่งยืนและมีจริยธรรม
ผู้ผลิตสามารถทำอะไรได้บ้างเพื่อให้แน่ใจว่าใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์สามารถขยายขนาดและคุ้มค่าสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงในขนาดใหญ่ได้?
ผู้ผลิตสามารถทำให้ใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์สามารถขยายขนาดและประหยัดต้นทุนได้มากขึ้นโดยการปรับปรุงวิธีการผลิตและการจัดหาวัสดุอย่างชาญฉลาด การเลือกใบพืชที่มีอยู่มากมาย ราคาถูก และเหมาะสมสำหรับการยึดเกาะของเซลล์เป็นขั้นตอนสำคัญ ในขณะเดียวกัน การทำให้กระบวนการกำจัดเซลล์ง่ายขึ้นเพื่อลดต้นทุน - โดยไม่ลดประสิทธิภาพ - สามารถทำให้การใช้งานในขนาดใหญ่เป็นไปได้มากขึ้น
การทำงานร่วมกับซัพพลายเออร์เฉพาะทาง เช่นที่เสนอผ่าน
