โครงสร้างเป็นสิ่งสำคัญในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง โดยให้กรอบ 3 มิติสำหรับเซลล์ในการเติบโตเป็นเนื้อเยื่อที่มีโครงสร้างคล้ายเนื้อสัตว์ การเลือกวัสดุชีวภาพมีผลต่อทุกอย่างตั้งแต่เนื้อสัมผัสและความรู้สึกในปากไปจนถึงประสิทธิภาพการผลิต นี่คือ วัสดุชีวภาพหลัก 7 ชนิด ที่ใช้สำหรับโครงสร้าง แต่ละชนิดมีคุณสมบัติเฉพาะ:
- คอลลาเจน: เลียนแบบโครงสร้างกล้ามเนื้อตามธรรมชาติแต่ต้องการการเสริมแรงเพื่อความแข็งแรง เวอร์ชันที่สร้างขึ้นใหม่แก้ไขปัญหาด้านจริยธรรม
- เจลาติน: สกัดจากคอลลาเจน ใช้กันอย่างแพร่หลาย ปลอดภัย และสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์แต่มีความแข็งแรงทางกลที่จำกัด
- อัลจิเนต: มาจากพืช มีต้นทุนต่ำ และสามารถขยายขนาดได้สูงพร้อมคุณสมบัติที่ปรับแต่งได้สำหรับความแข็งและการย่อยสลาย
- ไคโตซาน: สกัดจากสัตว์จำพวกครัสเตเชียนหรือเชื้อรา ส่งเสริมการยึดเกาะของเซลล์และมีคุณสมบัติต้านจุลชีพแต่ต้องผสมเพื่อความแข็งแรง
- โปรตีนจากพืช: โปรตีนถั่วเหลืองและโปรตีนพืชที่มีเนื้อสัมผัส (TVP) เสนอทางเลือกที่ปราศจากสัตว์ด้วยความเข้ากันได้และความสามารถในการขยายตัวที่ดี
- ใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์: ให้เครือข่ายหลอดเลือดธรรมชาติสำหรับการส่งสารอาหาร พร้อมโครงสร้างที่ทำจากเซลลูโลสที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
- วัสดุชีวภาพจากจุลินทรีย์และสาหร่าย: แหล่งที่มาจากเซลลูโลสแบคทีเรียและอัลจิเนตจากสาหร่ายเป็นทรัพยากรที่สามารถหมุนเวียนได้ ขยายตัวได้ และสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์ html
การเปรียบเทียบอย่างรวดเร็ว:
| วัสดุ | จุดแข็งหลัก | จุดอ่อน | ความสามารถในการขยายตัว |
|---|---|---|---|
| คอลลาเจน | สนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์, ย่อยสลายได้ | ความแข็งแรงต่ำ, มีค่าใช้จ่ายสูง | ปานกลาง |
| เจลาติน | ปลอดภัย, เข้ากันได้กับชีวภาพ | ไวต่ออุณหภูมิ, นุ่ม | ปานกลาง |
| อัลจิเนต | ราคาย่อมเยา, คุณสมบัติปรับแต่งได้ | เปราะบางหากไม่ผสม | สูง |
| ไคโตซาน | ต้านจุลชีพ, ย่อยสลายได้ | อ่อนแอเมื่ออยู่คนเดียว, ความเสี่ยงจากสารก่อภูมิแพ้ | ปานกลาง |
| โปรตีนจากพืช (TVP) | ไม่มีสัตว์, เนื้อสัมผัสเป็นเส้นใย | ต้องการสารเติมแต่งเพื่อความแข็งแรง | สูง |
| ใบพืช | โครงสร้างธรรมชาติ, กินได้ | คุณสมบัติเชิงกลที่หลากหลาย | สูง |
| จากจุลินทรีย์/สาหร่าย | หมุนเวียน, ปรับแต่งได้ | ต้องการการปรับปรุงพื้นผิว | สูง |
วัสดุแต่ละชนิดมีการสมดุลระหว่าง ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ, ความแข็งแรง, การเสื่อมสภาพ, และ ต้นทุน แตกต่างกันไป. สำหรับผู้ผลิตในสหราชอาณาจักร แพลตฟอร์มเช่น
ดร. เกล็นน์ เกาด์เดตต์: การใช้ผักโขมที่ผ่านการกำจัดเซลล์เป็นนั่งร้านสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
1. คอลลาเจน
คอลลาเจนเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับนั่งร้านเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง เนื่องจากเป็นโปรตีนที่มีมากที่สุดในเนื้อเยื่อสัตว์ มันจึงสร้างโครงสร้างพื้นฐานของกล้ามเนื้อได้ตามธรรมชาติ ทำให้เหมาะสำหรับการจำลองเนื้อสัมผัสของเนื้อสัตว์ในห้องปฏิบัติการ
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
หนึ่งในคุณสมบัติเด่นของคอลลาเจนคือความเข้ากันได้กับระบบชีวภาพ ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของเมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) ในเนื้อเยื่อสัตว์ มันให้จุดยึดตามธรรมชาติที่ส่งเสริมการยึดเกาะ การเจริญเติบโต และการพัฒนาของเซลล์ [1][5].แนวโน้มต่ำในการกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันยิ่งเสริมสร้างความน่าสนใจในการใช้ในเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง [3].
อย่างไรก็ตาม ในขณะที่คอลลาเจนสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความทนทานทางกายภาพของมันมักต้องการการปรับปรุง
ความแข็งแรงทางกลไก
ความแข็งแรงของคอลลาเจนอยู่ในระดับปานกลาง ซึ่งหมายความว่าบางครั้งต้องการการเสริมแรง โครงสร้างคอลลาเจนบริสุทธิ์สามารถสนับสนุนการก่อตัวของเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อพื้นฐานได้ แต่โดยทั่วไปจะนุ่มกว่าวัสดุสังเคราะห์เช่น PCL [5]. การศึกษาปี 2024 แสดงให้เห็นว่าการผสมคอลลาเจน 4% กับทรานส์กลูตามิเนส 30 U/g ในโครงสร้างที่มีรูพรุนแบบเรียงตัวช่วยเพิ่มความแข็งแรงทางกลไกในขณะที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตและการแยกตัวของเซลล์ดาวเทียมกล้ามเนื้อลายของสุกร [3]. ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าการผสมคอลลาเจนกับองค์ประกอบอื่นสามารถแก้ไขจุดอ่อนของมันได้โดยไม่ลดทอนข้อดีทางชีวภาพ
นอกเหนือจากความแข็งแรงแล้ว การเสื่อมสลายของคอลลาเจนก็มีความสำคัญเช่นกัน
โปรไฟล์การเสื่อมสลาย
ความสามารถของคอลลาเจนในการสลายตัวตามธรรมชาติเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับโครงสร้างที่กินได้ เซลล์สามารถย่อยสลายวัสดุด้วยเอนไซม์เมื่อเนื้อเยื่อเติบโตเต็มที่ ทำให้โครงสร้างถูกดูดซึมอย่างค่อยเป็นค่อยไป[1] การสลายตัวที่ควบคุมได้นี้รับประกันว่าเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงสุดท้ายจะปราศจากสารตกค้างที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ ทำให้ปลอดภัยต่อการบริโภค
ความสามารถในการขยายขนาด
การขยายการผลิตคอลลาเจนมีอุปสรรคบางประการ คอลลาเจนที่ได้จากสัตว์แบบดั้งเดิมมีข้อกังวลด้านจริยธรรมและปัญหาห่วงโซ่อุปทาน ซึ่งอาจขัดแย้งกับเป้าหมายความยั่งยืนของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง คอลลาเจนรีคอมบิแนนท์ - ผลิตโดยใช้พืชหรือจุลินทรีย์ - เสนอทางเลือกที่ปราศจากสัตว์ซึ่งแก้ไขปัญหาเหล่านี้[1][5]แม้ว่าปัจจุบันจะมีราคาสูงกว่า แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีกำลังปรับปรุงความสม่ำเสมอและลดต้นทุนลง.
2. เจลาติน
เจลาตินเป็นวัสดุชีวภาพทั่วไปที่ใช้สำหรับการสร้างโครงสร้าง ซึ่งได้มาจากคอลลาเจนผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิส โพลิเมอร์ชีวภาพธรรมชาตินี้เป็นที่รู้จักกันดีในด้านความปลอดภัยในการใช้งานด้านอาหารและประสิทธิภาพในการให้การสนับสนุนโครงสร้าง.
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
หนึ่งในจุดแข็งหลักของเจลาตินคือความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง มันเลียนแบบเมทริกซ์นอกเซลล์อย่างใกล้ชิด สร้างสภาพแวดล้อมที่เซลล์กล้ามเนื้อและไขมันสามารถยึดติด เติบโต และแยกแยะได้อย่างมีประสิทธิภาพ [1] การใช้งานอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์เช่นเยลลี่และแคปซูลเน้นย้ำถึงความปลอดภัยและการอนุมัติตามกฎระเบียบ ทำให้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง.
ความแข็งแรงทางกล
ในขณะที่เจลาตินบริสุทธิ์มีความแข็งแรงทางกลในระดับปานกลาง สามารถเพิ่มความแข็งแรงได้โดยการปรับความเข้มข้น การเชื่อมโยงข้าม หรือการผสมกับวัสดุอื่นๆ เช่น อัลจิเนตหรือโปรตีนจากพืช [2][5]. งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการเคลือบด้วยเจลาตินช่วยเพิ่มการดูดซับน้ำ เสริมความแข็งแรงของโครงสร้าง และส่งเสริมการยึดเกาะของเซลล์ได้ดีขึ้น [3]. ตัวอย่างเช่น โครงสร้างคอมโพสิตที่ผสมโปรตีนจากพืชที่มีพื้นผิวกับเจลาตินและวุ้น (ที่ความเข้มข้น 6%) ได้แสดงให้เห็นถึงความสมบูรณ์ของโครงสร้างและการทำงานที่ดีขึ้น [3].
โปรไฟล์การย่อยสลาย
การย่อยสลายทางชีวภาพที่ควบคุมได้ของเจลาตินเป็นข้อดีอีกประการหนึ่ง เนื่องจากมันสลายตัวด้วยเอนไซม์ระหว่างการเพาะเลี้ยงเซลล์ การย่อยสลายอย่างค่อยเป็นค่อยไปนี้สนับสนุนการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อในขณะที่มั่นใจได้ว่าวัสดุโครงสร้างจะถูกกำจัดออกไปในลักษณะที่ควบคุมได้ [1].โดยการปรับแต่งการเชื่อมโยงข้ามหรือผสมกับสารอื่น ๆ อัตราการย่อยสลายสามารถปรับแต่งให้ตรงกับความต้องการของระยะการเจริญเติบโตของเซลล์เฉพาะ โดยไม่ทิ้งสารตกค้างที่ไม่พึงประสงค์ในผลิตภัณฑ์สุดท้าย
ความสามารถในการขยายขนาด
เจลาตินเหมาะสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงในขนาดใหญ่ มีราคาที่ไม่แพง หาซื้อได้ง่ายในปริมาณมาก และเข้ากันได้กับกระบวนการอุตสาหกรรม เช่น การทำแห้งด้วยการแช่แข็งและการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ [1][6] แม้ว่าเจลาตินแบบดั้งเดิมจะมาจากสัตว์ แต่ก็มีความสนใจที่เพิ่มขึ้นในทางเลือกที่เป็นรีคอมบิแนนท์หรือจากพืชเพื่อตอบสนองต่อข้อกังวลด้านจริยธรรม
ผู้ผลิตในสหราชอาณาจักรสามารถได้รับประโยชน์จากซัพพลายเออร์เช่น
3.อัลจิเนต
อัลจิเนต, โพลีแซคคาไรด์ที่ได้จากสาหร่ายสีน้ำตาล, โดดเด่นในฐานะตัวเลือกจากพืชสำหรับการสร้างโครงสร้างในกระบวนการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง ประวัติการใช้งานที่ปลอดภัยในอาหารทำให้อัลจิเนตเป็นตัวเลือกที่น่าเชื่อถือสำหรับการสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์ในสาขาที่กำลังเติบโตนี้
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
อัลจิเนตเหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์กล้ามเนื้อและไขมันเนื่องจากความเข้ากันได้กับระบบชีวภาพ ได้รับการอนุมัติให้ใช้ในอาหารโดยหน่วยงานกำกับดูแลในสหราชอาณาจักรและสหภาพยุโรป ทำให้กระบวนการอนุมัติสำหรับการใช้งานเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงง่ายขึ้น แม้ว่าอัลจิเนตในธรรมชาติจะไม่สนับสนุนการยึดเกาะของเซลล์โดยธรรมชาติ แต่สามารถแก้ไขได้โดยการรวมเปปไทด์ยึดเกาะหรือผสมกับวัสดุอื่น ๆ เช่น เจลาติน [1].
ความแข็งแรงทางกล
หนึ่งในจุดแข็งของอัลจิเนตคือคุณสมบัติทางกลที่ปรับได้ ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับความแข็งของโครงสร้างให้เลียนแบบเนื้อสัมผัสของเนื้อจริงได้การศึกษาได้แสดงให้เห็นว่าการผสมอัลจิเนตกับวัสดุชีวภาพอื่น ๆ สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น การศึกษาในปี 2022 ได้เน้นถึงการผสมอัลจิเนตกับโปรตีนถั่วแยกในอัตราส่วน 1:1 ที่ช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกล เช่น โมดูลัสของยังก์, ความพรุน, และการดูดซับของเหลว การผสมนี้ยังสนับสนุนการเจริญเติบโตและการแยกตัวของเซลล์ดาวเทียมโค [3] ในขณะที่เจลอัลจิเนตบริสุทธิ์อาจมีแนวโน้มที่จะเปราะบาง วิธีการผสมผสานเหล่านี้ช่วยแก้ไขข้อจำกัดนั้น
ความสามารถในการปรับแต่งคุณสมบัติทางกลยังทำให้อัลจิเนตเหมาะสำหรับการบรรลุโปรไฟล์การย่อยสลายที่ต้องการ
โปรไฟล์การย่อยสลาย
ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพและการบริโภคได้ของอัลจิเนตทำให้มันเป็นคู่ที่สมบูรณ์แบบสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง มันสามารถย่อยสลายได้อย่างปลอดภัยในระบบย่อยอาหารของมนุษย์ ทำให้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายสามารถบริโภคได้ทั้งหมด โดยการปรับแต่งการเชื่อมโยงข้ามและองค์ประกอบ ผู้ผลิตสามารถควบคุมวิธีการย่อยสลายได้โดยทั่วไป การเชื่อมโยงข้ามไอออนิกด้วยแคลเซียมคลอไรด์ถูกใช้เพื่อสร้างไฮโดรเจลที่มีความเสถียรซึ่งเหมาะสมสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์กล้ามเนื้อ [1].
การย่อยสลายที่ควบคุมนี้ทำให้แน่ใจว่าอัลจิเนตสามารถตอบสนองความต้องการของการผลิตขนาดใหญ่ได้.
ความสามารถในการขยายขนาด
ความอุดมสมบูรณ์และความคุ้มค่าของอัลจิเนตทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงในระดับการค้า มันได้รับประโยชน์จากห่วงโซ่อุปทานที่มีอยู่ในอุตสาหกรรมสาหร่ายทะเล และคุณสมบัติการเกิดเจลของมันสอดคล้องกับเทคนิคการผลิตอัตโนมัติเช่นการอัดรีดและการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ ในสหราชอาณาจักร ผู้ผลิตสามารถเข้าถึงอัลจิเนตเกรดอาหารคุณภาพสูงผ่านแพลตฟอร์มเช่น
4. ไคโตซาน
ไคโตซานเสนอทางเลือกที่น่าสนใจที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสำหรับโครงสร้างเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง ด้วยคุณสมบัติพื้นผิวที่ทำให้มันโดดเด่น.ได้มาจากไคตินที่พบในเปลือกของสัตว์จำพวกครัสเตเชียนและเชื้อรา ไบโอโพลิเมอร์นี้มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในการสนับสนุนการยึดเกาะและการเจริญเติบโตของเซลล์เนื่องจากธรรมชาติของมันที่มีประจุบวก ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ได้ดีกับเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีประจุลบ
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
ไคโตซานมีความเข้ากันได้สูงกับเซลล์หลายประเภทที่มีความสำคัญต่อการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง มันส่งเสริมการยึดเกาะ การเพิ่มจำนวน และการแยกแยะของเซลล์ เช่น เซลล์ดาวเทียมกล้ามเนื้อลายของหมู เซลล์กล้ามเนื้อเรียบของกระต่าย ไฟโบรบลาสต์ของแกะ และเซลล์ต้นกำเนิดเมเซนไคม์จากสายสะดือของวัว [7].
ที่น่าสนใจคือ ไคโตซานเลียนแบบไกลโคซามิโนไกลแคนตามธรรมชาติ สร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของเซลล์ การศึกษาปี 2022 พบว่าไมโครแคร์ริเออร์ที่มีไคโตซาน 2% และคอลลาเจน 1% (ในอัตราส่วน 9:1) ปรับปรุงความมีชีวิตและการเพิ่มจำนวนของเซลล์อย่างมีนัยสำคัญในหลายประเภทของเซลล์ [3].วิธีการผสมผสานนี้ชดเชยความสามารถในการยึดเกาะเซลล์ที่จำกัดของไคโตซานเมื่อใช้เพียงอย่างเดียว.
ข้อดีอีกประการหนึ่งคือคุณสมบัติต้านจุลชีพ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการปนเปื้อนระหว่างการผลิต - ปัจจัยสำคัญสำหรับการรักษาสภาพปลอดเชื้อในโรงงานเชิงพาณิชย์ [3].
ความแข็งแรงทางกล
ในขณะที่ไคโตซานเพียงอย่างเดียวมีคุณสมบัติทางกลที่อ่อนแอ แต่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้โดยการผสมกับวัสดุชีวภาพอื่น ๆ [7]. ตัวอย่างเช่น การผสมกับคอลลาเจนช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการบีบอัดและช่วยให้สร้างโครงสร้างที่มีรูพรุนซึ่งเลียนแบบเนื้อสัมผัสและคุณสมบัติทางกลของเนื้อสัตว์ได้ดียิ่งขึ้น คอมโพสิตเหล่านี้ยังสนับสนุนการเพิ่มจำนวนและการแยกแยะของเซลล์ดาวเทียมกล้ามเนื้อลายของสุกร [7].
การใช้สารเชื่อมขวางหรือวัสดุเสริมเช่นคอลลาเจนหรือทรานส์กลูตามิเนสช่วยเพิ่มความทนทานของไคโตซาน ทำให้เหมาะสมยิ่งขึ้นสำหรับการสนับสนุนการสร้างเนื้อเยื่อ [7].
โปรไฟล์การย่อยสลาย
ธรรมชาติที่ย่อยสลายได้ของไคโตซานทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับโครงสร้างที่กินได้ มันย่อยสลายตามธรรมชาติผ่านกระบวนการทางเอนไซม์ ทำให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์สุดท้ายยังคงสามารถบริโภคได้อย่างสมบูรณ์
ผู้ผลิตสามารถปรับอัตราการย่อยสลายได้โดยการปรับเปลี่ยนปัจจัยต่างๆ เช่น ระดับการดีอะเซทิเลชันหรือการเชื่อมขวาง ซึ่งช่วยให้เกิดการย่อยสลายที่ควบคุมได้ซึ่งสอดคล้องกับการเจริญเติบโตและการเจริญเต็มที่ของเนื้อเยื่อ [7] ความยืดหยุ่นดังกล่าวทำให้มั่นใจได้ว่าไคโตซานมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับวัสดุชีวภาพโครงสร้างอื่นๆ ในขณะที่ยังคงปลอดภัยและกินได้
ความสามารถในการขยายตัว
นอกเหนือจากประโยชน์ทางชีวภาพและกลไกแล้ว ไคโตซานยังมีความสามารถในการขยายตัวสูง ซึ่งมีความสำคัญต่อการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงในเชิงพาณิชย์ มันมีอยู่มากมายและมีราคาค่อนข้างถูก โดยเฉพาะเมื่อได้มาจากการหมักเชื้อรา หรือผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมอาหารทะเล [7].
อย่างไรก็ตาม การรับประกันคุณภาพที่สม่ำเสมอและประสิทธิภาพทางกลไกในระดับอุตสาหกรรมต้องการกระบวนการที่ได้มาตรฐานและการผสมผสานอย่างระมัดระวังกับวัสดุชีวภาพอื่น ๆ [7]. ในสหราชอาณาจักร ผู้ผลิตสามารถหันไปใช้แพลตฟอร์มเช่น
สถานะของมันในฐานะวัสดุที่กินได้และการรวมอยู่ในวัสดุชีวภาพที่ได้รับการอนุมัติจาก FDA ยังช่วยให้การอนุมัติตามกฎระเบียบง่ายขึ้น ทำให้เป็นตัวเลือกที่ใช้งานได้จริงสำหรับการใช้งานในขนาดใหญ่ [2].
sbb-itb-ffee270
5.โปรตีนจากพืช (โปรตีนถั่วเหลืองและโปรตีนจากพืชที่มีเนื้อสัมผัส)
โปรตีนจากพืช โดยเฉพาะโปรตีนถั่วเหลืองและโปรตีนจากพืชที่มีเนื้อสัมผัส (TVP) เป็นทางเลือกที่ปราศจากสัตว์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสร้างโครงสร้างในกระบวนการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง วัสดุเหล่านี้ไม่เพียงแต่ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม แต่ยังเป็นทางออกที่คุ้มค่าสำหรับการขยายการผลิต
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
โครงสร้างโปรตีนถั่วเหลืองแสดงให้เห็นถึงความเข้ากันได้อย่างดีเยี่ยมกับเซลล์ชนิดที่ใช้ในเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ด้วยเคมีพื้นผิวและความพรุนที่ปรับแต่งได้ พวกมันสนับสนุนกระบวนการที่จำเป็นเช่น การยึดเกาะของเซลล์ การเจริญเติบโต และการแยกแยะ - ทั้งหมดนี้โดยไม่ต้องพึ่งพาส่วนประกอบที่มาจากสัตว์ [1][8].การศึกษาเน้นถึงการใช้โครงสร้างโปรตีนถั่วเหลืองที่มีพื้นผิวในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อวัว ซึ่งประสบความสำเร็จอย่างมากในการยึดเกาะของเซลล์และการสร้างเนื้อเยื่อ [1][8].
ในทางกลับกัน TVP นำโครงสร้างเส้นใยมาใช้ ซึ่งเลียนแบบเนื้อสัมผัสของเนื้อสัตว์แบบดั้งเดิมในขณะที่ยังคงความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่จำเป็นสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ โครงสร้างที่มีรูพรุนสามารถปรับแต่งได้ในระหว่างการผลิตเพื่อปรับปรุงการแทรกซึมของเซลล์และการกระจายสารอาหารทั่วเนื้อเยื่อ [1].
ความแข็งแรงทางกลไก
โปรตีนที่ได้จากพืชเหล่านี้ยังมีคุณสมบัติทางกลไกที่ปรับได้ ซึ่งมีความสำคัญต่อการสนับสนุนการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ การวิจัยระบุว่าการรวมโปรตีนถั่วเหลืองไอโซเลทกับเส้นใยอาหาร กลีเซอรอล และสารเชื่อมโยงข้ามช่วยเพิ่มทั้งความแข็งแรงในการบีบอัดและความต้านทานต่อน้ำ [3].
กลีเซอรอล ซึ่งเป็นสารเพิ่มความยืดหยุ่นที่พบได้ทั่วไป มีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของโครงสร้างรองรับ ผลการวิจัยจากปี 2024 แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างรองรับโปรตีนถั่วเหลืองที่มีปริมาณกลีเซอรีนสูงขึ้นจะมีรูพรุนที่เล็กและสม่ำเสมอมากขึ้น นำไปสู่ความต้านทานต่อน้ำและความทนทานทางกลที่ดีขึ้น [3] วิธีการผลิตเช่น การทำแห้งด้วยการแช่แข็ง การอัดรีด และการพิมพ์ 3 มิติ ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับความยืดหยุ่นและความแข็งแรงในการดึงได้อย่างละเอียด สร้างโครงสร้างรองรับที่สามารถจำลองพื้นผิวที่ซับซ้อนของเนื้อสัตว์ได้ [1][2].
อย่างไรก็ตาม ในขณะที่ความแข็งแรงทางกลมีความสำคัญ โครงสร้างรองรับต้องเสื่อมสภาพไปพร้อมกับการเจริญเติบโตและการสุกของเนื้อเยื่อ
โปรไฟล์การเสื่อมสภาพ
ทั้งโปรตีนถั่วเหลืองและ TVP สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติและปลอดภัยต่อการบริโภค อัตราการเสื่อมสภาพของพวกมันสามารถปรับได้โดยการปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของโปรตีนและเทคนิคการเชื่อมโยงข้าม เพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างรองรับการเจริญเติบโตของเซลล์และสลายตัวอย่างเหมาะสมเมื่อเนื้อเยื่อเติบโตเต็มที่ [1].
นอกเหนือจากประโยชน์ด้านโครงสร้างแล้ว โครงสร้างเหล่านี้ยังเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการให้กับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ทำให้เป็นโซลูชันที่มีวัตถุประสงค์สองประการ [1].
ความสามารถในการขยายขนาด
โปรตีนที่ได้จากพืชสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและความสามารถในการขยายขนาด โดยวัสดุโครงสร้างคิดเป็นเพียงประมาณ 5% ของต้นทุนการผลิตทั้งหมดสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง [1]. โปรตีนถั่วเหลืองโดยเฉพาะอย่างยิ่งได้รับประโยชน์จากความพร้อมใช้งานอย่างแพร่หลายและห่วงโซ่อุปทานที่จัดตั้งขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับการดำเนินงานขนาดใหญ่
เทคนิคทางอุตสาหกรรมเช่น การอัดรีด การทำแห้งด้วยการแช่แข็ง และการพิมพ์ 3 มิติ ช่วยให้สามารถผลิตโครงสร้างรองรับที่มีคุณภาพสูงและสม่ำเสมอในปริมาณมากได้ [6] อย่างไรก็ตาม การขยายขนาดการผลิตมาพร้อมกับความท้าทาย เช่น การรับรองคุณสมบัติของโครงสร้างรองรับที่สม่ำเสมอ และการผสานกระบวนการผลิตขนาดใหญ่เข้ากับกระบวนการเพาะเลี้ยงเซลล์ [6].
ในสหราชอาณาจักร แพลตฟอร์มเช่น
6.ใบพืชที่ถูกกำจัดเซลล์
ใบพืชที่ถูกกำจัดเซลล์ให้โครงสร้างธรรมชาติที่ใช้ประโยชน์จากระบบหลอดเลือดที่ซับซ้อนซึ่งมีอยู่ในพืช โดยการกำจัดเนื้อเยื่อพืชออกจากวัสดุเซลล์ นักวิจัยจะเหลือเพียงโครงสร้างนอกเซลล์ที่มีฐานเป็นเซลลูโลส โครงสร้างนี้มีความคล้ายคลึงกับเครือข่ายหลอดเลือดฝอยที่พบในเนื้อเยื่อสัตว์อย่างมาก ทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ซึ่งการส่งสารอาหารอย่างมีประสิทธิภาพและการเจริญเติบโตของเซลล์ที่เป็นระเบียบเป็นสิ่งสำคัญ
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
โครงสร้างเซลลูโลสในใบพืชที่ถูกกำจัดเซลล์ทำงานร่วมกับเซลล์กล้ามเนื้อและไขมันที่ใช้ในเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงได้อย่างราบรื่น การศึกษาพบว่าเซลล์กล้ามเนื้อวัวสามารถยึดติดและเจริญเติบโตได้อย่างมีประสิทธิภาพบนใบผักโขมที่ถูกกำจัดเซลล์ โครงสร้างเส้นใยสนับสนุนการทำงานของเซลล์ที่สำคัญ เช่น การยึดติด การเจริญเติบโต และการแยกแยะ[1][8].
ข้อได้เปรียบหลักของโครงสร้างเหล่านี้คือการประกอบด้วยพืชทั้งหมด ซึ่งช่วยขจัดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับวัสดุที่มาจากสัตว์ เช่น ปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันหรือการปนเปื้อน และสอดคล้องกับแรงจูงใจทางจริยธรรมเบื้องหลังการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
นอกจากนี้ เครือข่ายหลอดเลือดตามธรรมชาติภายในใบพืชยังเป็นเส้นทางที่เหมาะสมสำหรับการขนส่งสารอาหารและออกซิเจนไปยังเซลล์ที่กำลังเติบโต ซึ่งคล้ายกับระบบเส้นเลือดฝอยที่พบในเนื้อสัตว์แบบดั้งเดิม ทำให้ง่ายต่อการพัฒนาเนื้อเยื่อที่มีโครงสร้างที่เหมาะสม[1].
ความแข็งแรงทางกลไก
จากมุมมองเชิงโครงสร้าง ประสิทธิภาพของโครงสร้างเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปริมาณเซลลูโลสและสถาปัตยกรรมหลอดเลือด แม้ว่าพวกมันอาจไม่แข็งแรงเท่ากับทางเลือกสังเคราะห์ แต่ก็ให้การสนับสนุนเพียงพอสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์และการพัฒนาเนื้อเยื่อในการประยุกต์ใช้เนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง[1].
การออกแบบเส้นใยสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อเลียนแบบเนื้อสัมผัสของเนื้อสัตว์ต่างๆ ซึ่งช่วยเสริมคุณภาพโครงสร้างและความรู้สึกในปากของผลิตภัณฑ์สุดท้าย อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติทางกลอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของพืชที่ใช้และกระบวนการกำจัดเซลล์ที่ใช้
งานวิจัยชี้ให้เห็นว่าเครือข่ายเส้นเลือดในใบพืชให้การสนับสนุนทางกลเพียงพอสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์กล้ามเนื้อในขณะที่ยังคงความยืดหยุ่นที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาของเนื้อเยื่อ [1].
โปรไฟล์การย่อยสลาย
คุณสมบัติสำคัญอีกประการหนึ่งของโครงสร้างเหล่านี้คือการสลายตัวที่ควบคุมได้ระหว่างการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ ใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์จะย่อยสลายตามจังหวะที่สอดคล้องกับระยะเวลาการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง โครงสร้างที่ทำจากเซลลูโลสไม่เพียงแต่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพแต่ยังรับประทานได้ เพิ่มใยอาหารให้กับผลิตภัณฑ์สุดท้ายแทนที่จะทิ้งสารตกค้างที่เป็นอันตราย [1].
แม้ว่าเซลลูโลสจะไม่สามารถย่อยได้โดยเอนไซม์ของมนุษย์ แต่ถือว่าปลอดภัยต่อการบริโภคและยังสามารถเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงได้ อัตราการสลายของโครงสร้างสามารถปรับได้โดยการปรับเปลี่ยนวิธีการประมวลผลหรือการรวมสารประกอบจากพืชอื่น ๆ ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตสามารถประสานการสลายของโครงสร้างกับการพัฒนาของเนื้อเยื่อ [1].
การสลายตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไปนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างยังคงสนับสนุนในช่วงการเจริญเติบโตที่สำคัญ จากนั้นจะละลายเมื่อเนื้อเยื่อสามารถพึ่งพาตนเองได้
ความสามารถในการขยายขนาด
ใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์ยังเป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและประหยัดสำหรับการขยายการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ความอุดมสมบูรณ์ ราคาต่ำ และธรรมชาติที่สามารถหมุนเวียนได้ทำให้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ใบผักโขม, ตัวอย่างเช่น, ได้รับการศึกษามาอย่างกว้างขวางและเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับวัตถุประสงค์นี้ [1][6].
เทคนิคต่างๆ เช่น การกำจัดเซลล์ด้วยการแช่และการหล่อด้วยตัวทำละลายเป็นวิธีที่ตรงไปตรงมาและสามารถปรับใช้สำหรับการผลิตในขนาดใหญ่ได้ ด้วยวัสดุโครงสร้างที่คิดเป็นเพียงประมาณ 5% ของต้นทุนการผลิตทั้งหมด พวกเขาช่วยปรับปรุงความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง [1].
สำหรับผู้ผลิตในสหราชอาณาจักร, แพลตฟอร์มเช่น
7.วัสดุชีวภาพจากจุลินทรีย์และสาหร่าย
วัสดุชีวภาพที่ได้จากจุลินทรีย์และสาหร่ายกำลังเปิดทางให้กับโครงสร้างที่ยั่งยืนมากขึ้นในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง วัสดุเหล่านี้ได้มาจากแหล่งต่างๆ เช่น แบคทีเรีย ยีสต์ เชื้อรา และสาหร่าย ซึ่งเป็นทางเลือกที่ปราศจากสัตว์อย่างสมบูรณ์ในขณะที่ยังคงตอบสนองความต้องการด้านการพัฒนาของเนื้อเยื่อ บริษัทในสาขานี้กำลังทำงานอย่างแข็งขันเกี่ยวกับวัสดุ เช่น เซลลูโลสจากแบคทีเรีย ไมซีเลียมจากเชื้อรา และโครงสร้างจากสาหร่ายเพื่อสนับสนุนอุตสาหกรรมที่กำลังเติบโตนี้ [4].
อะไรที่ทำให้วัสดุชีวภาพเหล่านี้น่าสนใจ? ความสามารถในการรับประทานได้ คุณสมบัติที่ปรับเปลี่ยนได้ และธรรมชาติที่สามารถหมุนเวียนได้เป็นกุญแจสำคัญ ตัวอย่างเช่น เซลลูโลสจากแบคทีเรีย ไมซีเลียมจากเชื้อรา และอัลจิเนตจากสาหร่ายสีน้ำตาลสามารถปรับให้เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะ ซึ่งสอดคล้องกับเป้าหมายทางจริยธรรมของการผลิตเนื้อสัตว์โดยไม่ใช้สัตว์ [1][2].วัสดุเหล่านี้ไม่เพียงแต่เสริมสร้างโครงสร้างแบบดั้งเดิม แต่ยังเป็นทางเลือกที่สามารถปรับแต่งได้และยั่งยืนสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
เซลลูโลสจากแบคทีเรียโดดเด่นในเรื่องความเข้ากันได้กับเซลล์สัตว์ที่ใช้ในเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง โครงสร้างนาโนไฟเบอร์ของมันคล้ายคลึงกับเมทริกซ์นอกเซลล์ตามธรรมชาติ ส่งเสริมการยึดเกาะของเซลล์และการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ การศึกษาพบว่าการเพาะเลี้ยงเซลล์กล้ามเนื้อวัวและปลาในโครงสร้างเซลลูโลสจากแบคทีเรียประสบความสำเร็จ โดยได้โครงสร้างเนื้อเยื่อที่มีศักยภาพและความมีชีวิตของเซลล์ [1][2][8].
อัลจิเนตจากสาหร่ายเป็นอีกหนึ่งตัวเลือกที่แข็งแกร่ง โดยมีคุณสมบัติการเจลที่อ่อนโยนและไม่เป็นพิษมันสนับสนุนฟังก์ชันเซลล์ที่จำเป็น - เช่น การยึดเกาะ การเจริญเติบโต และการแยกแยะ - ทำให้เหมาะสำหรับการห่อหุ้มเซลล์กล้ามเนื้อและไขมันในระหว่างการเพาะเลี้ยง [1][2].
ไมซีเลียมของเชื้อรา แม้ว่าจะต้องการการวิศวกรรมบางอย่างเพื่อเพิ่มการยึดเกาะของเซลล์ แต่ก็ให้ฐานที่เป็นเส้นใยตามธรรมชาติสำหรับการพัฒนาของเซลล์กล้ามเนื้อ การปรับเปลี่ยนพื้นผิวสามารถปรับปรุงความเข้ากันได้กับเซลล์ที่เพาะเลี้ยงได้มากขึ้น [1][2].
ความแข็งแรงทางกล
คุณสมบัติทางกลของวัสดุชีวภาพเหล่านี้แตกต่างกัน ทำให้สามารถปรับให้เข้ากับการใช้งานที่แตกต่างกันได้ เซลลูโลสจากแบคทีเรีย ตัวอย่างเช่น สามารถสร้างฟิล์มที่แข็งแรงแต่ยืดหยุ่นได้ด้วยความแข็งที่ปรับได้ เทคนิคการประมวลผลและการเปลี่ยนแปลงในความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับแต่งคุณสมบัติของมันเพื่อตอบสนองความต้องการของผลิตภัณฑ์เฉพาะ [1][2].
ในทางกลับกัน ไฮโดรเจลอัลจิเนตเสนอทางเลือกที่นุ่มนวลกว่า แม้ว่าจะมีความยืดหยุ่นตามธรรมชาติมากกว่าเซลลูโลสจากแบคทีเรีย แต่ความแน่นของมันสามารถเพิ่มขึ้นได้ผ่านการปรุงสูตรและการประมวลผลอย่างระมัดระวัง [1][2].
ไมซีเลียมจากเชื้อราให้โครงสร้างที่เป็นฟองน้ำและเส้นใยที่เลียนแบบเนื้อสัมผัสของเนื้อสัตว์ อย่างไรก็ตาม การบรรลุความยืดหยุ่นและความแข็งแรงของเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อตามธรรมชาติมักต้องการการผสมผสานไมซีเลียมกับวัสดุชีวภาพอื่น ๆ หรือการวิศวกรรมเพิ่มเติม [1][2].
โครงสร้างที่ใช้สาหร่ายยังสามารถออกแบบให้มีโครงสร้างเป็นชั้นที่มีรูพรุนซึ่งคล้ายกับเนื้อเยื่อสัตว์อย่างใกล้ชิด ด้วยขนาดรูระหว่าง 50 ถึง 250 μm พวกมันสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการแทรกซึมของเซลล์กล้ามเนื้อและการสร้างเนื้อเยื่อ [9][10].
โปรไฟล์การเสื่อมสภาพ
อัตราการเสื่อมสภาพของวัสดุเหล่านี้เหมาะสมกับระยะเวลาที่ต้องการสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ในขณะที่สมบัติเชิงกลสามารถปรับได้ระหว่างการประมวลผล โปรไฟล์การเสื่อมสภาพของพวกมันก็สามารถปรับให้เข้ากับการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อได้เช่นกัน
เซลลูโลสจากแบคทีเรียเสื่อมสภาพช้า ให้การสนับสนุนในระยะยาว ในขณะที่อัลจิเนตสลายตัวได้เร็วกว่าและสามารถควบคุมให้เหมาะสมกับตารางการเพาะเลี้ยงที่แตกต่างกัน [1][2].
ไมซีเลียมจากเชื้อรามีอัตราการเสื่อมสภาพปานกลาง ซึ่งสามารถปรับได้ตามองค์ประกอบและเทคนิคการประมวลผล การรวมกับวัสดุอื่นหรือการปรับโครงสร้างของมันช่วยให้สามารถควบคุมการสลายตัวได้มากขึ้น [1][2].
ความสามารถในการขยายตัว
หนึ่งในข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของวัสดุชีวภาพที่ได้จากจุลินทรีย์และสาหร่ายคือความสามารถในการขยายตัว เซลลูโลสจากแบคทีเรีย ตัวอย่างเช่น สามารถผลิตในปริมาณมากผ่านการหมักโดยใช้วัตถุดิบที่มีต้นทุนต่ำ ทำให้เป็นตัวเลือกที่ประหยัดสำหรับการผลิตเนื้อเชิงพาณิชย์ [1][2][6].
อัลจิเนตจากสาหร่ายได้รับประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานการผลิตที่มีอยู่แล้ว เนื่องจากมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหารและยา ห่วงโซ่อุปทานที่มีอยู่แล้วนี้ทำให้ง่ายต่อการรวมเข้ากับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง [1][2][6].
ไมซีเลียมจากเชื้อราก็แสดงศักยภาพที่ดีในการขยายตัวเช่นกันสามารถปลูกได้อย่างรวดเร็วบนผลพลอยได้ทางการเกษตร ลดต้นทุนและสนับสนุนความยั่งยืนโดยการนำวัสดุเหลือใช้กลับมาใช้ใหม่ [1][2][6].
เนื่องจากวัสดุนั่งร้านคิดเป็นประมาณ 5% ของต้นทุนการผลิตทั้งหมด ตัวเลือกที่ประหยัดเหล่านี้ช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ทางการเงินของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงได้อย่างมาก สำหรับนักวิจัยและธุรกิจในสหราชอาณาจักร แพลตฟอร์มเช่น
ตารางเปรียบเทียบวัสดุชีวภาพ
การเลือกวัสดุนั่งร้านที่เหมาะสมหมายถึงการปรับสมดุลปัจจัยหลายประการให้ตรงกับเป้าหมายการผลิตของคุณวัสดุชีวภาพแต่ละชนิดมีจุดแข็งและจุดอ่อนของตัวเอง 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 – เข้ากันได้ทางชีวภาพแต่ขาดจุดยึดเกาะเซลล์ตามธรรมชาติ | ปรับแต่งได้ – สามารถเปลี่ยนจากเจลนุ่มไปเป็นโครงสร้างที่แข็งขึ้นได้ | การย่อยสลายที่ควบคุมได้; กินได้และปลอดภัย | สูง – แหล่งสาหร่ายทะเลที่อุดมสมบูรณ์พร้อมห่วงโซ่อุปทานที่มีการจัดตั้งอย่างดี |
| ไคโตซาน | ดี – สนับสนุนการยึดเกาะของเซลล์เมื่อผ่านการประมวลผลอย่างถูกต้อง | ต่ำในตัวเอง – มักผสมกับวัสดุอื่นๆ | ย่อยสลายได้แต่มีการสลายตัวที่ช้ากว่า | ปานกลาง – มาจากของเสียจากเปลือกหอยแมลงภู่ แต่มีความกังวลเรื่องสารก่อภูมิแพ้ |
|
โปรตีนจากพืช (โปรตีนถั่วเหลืองและโปรตีนพืชที่มีเนื้อสัมผัส) |
สูง – ได้รับการยอมรับอย่างดีจากทั้งเซลล์และผู้บริโภค | ปานกลาง – สามารถปรับปรุงได้ด้วยสารเติมแต่งเช่นกลีเซอรอลหรือสารเชื่อมโยงข้าม | การสลายตัวที่ปลอดภัยพร้อมคุณค่าทางโภชนาการที่เพิ่มขึ้น | สูง – คุ้มค่าและได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมอาหาร |
| ใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์ | สูง – มีโครงสร้างเมทริกซ์ธรรมชาติ | แปรผัน – ขึ้นอยู่กับประเภทของพืชและกระบวนการเตรียม | ย่อยสลายได้ด้วยเนื้อสัมผัสที่เป็นเส้นใย | สูง – ราคาย่อมเยาและยั่งยืน แต่การมาตรฐานอาจเป็นเรื่องยาก |
| วัสดุชีวภาพจากจุลินทรีย์/สาหร่าย | ดี – โดยทั่วไปเข้ากันได้ แต่บางครั้งอาจต้องปรับปรุงพื้นผิว | แปรผัน – สามารถวิศวกรรมเพื่อเพิ่มความแข็งแรง | โดยทั่วไปปลอดภัย; บางชนิดขาดคุณค่าทางโภชนาการ | สูง – ขยายขนาดได้ผ่านกระบวนการหมัก |
ตารางนี้เน้นถึงการแลกเปลี่ยนที่เกี่ยวข้องในการเลือกโครงสร้างรองรับ
ตัวอย่างเช่น วัสดุที่มาจากสัตว์เช่นคอลลาเจนและเจลาตินมีความสามารถในการสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์ได้ดี แต่บ่อยครั้งที่ขาดความแข็งแรงทางกลและความสามารถในการขยายขนาด ในขณะเดียวกัน ตัวเลือกที่มาจากพืชให้ประสิทธิภาพที่สมดุลมากขึ้น ทำให้เป็นที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ วัสดุที่ได้จากจุลินทรีย์และสาหร่ายในทางกลับกัน เสนอความยั่งยืนและความสามารถในการขยายขนาดที่มีศักยภาพสำหรับการใช้งานในระยะยาว สำหรับความต้องการเชิงพาณิชย์ในทันที อัลจิเนตและโปรตีนที่ได้จากพืชโดดเด่น คุณสมบัติที่ปรับแต่งได้ของอัลจิเนตและห่วงโซ่อุปทานที่มีอยู่ทำให้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้และสามารถขยายขนาดได้ ในทำนองเดียวกัน โปรตีนที่ได้จากพืชให้โซลูชันที่คุ้มค่าซึ่งสอดคล้องกับความชอบของผู้บริโภค การวิจัยยังแนะนำว่าการรวมวัสดุสามารถเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของพวกเขาได้ตัวอย่างเช่น โครงสร้างคอมโพสิต - เช่น ไมโครแคร์ริเออร์ที่ทำจากไคโตซาน 2% และคอลลาเจน 1% ในอัตราส่วน 9:1 - ได้ปรับปรุงความมีชีวิตของเซลล์อย่างมีนัยสำคัญในเซลล์หลายประเภท รวมถึงเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของกระต่ายและเซลล์ต้นกำเนิดของวัว [3].
ผู้ผลิตในสหราชอาณาจักรสามารถทำให้การจัดหาวัสดุของพวกเขาง่ายขึ้นผ่าน
บทสรุป
สาขาวัสดุชีวภาพสำหรับโครงสร้างเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงได้มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว มอบโอกาสให้กับนักวิจัยและผู้ผลิตในการเข้าถึงวัสดุเจ็ดประเภทที่แตกต่างกัน แต่ละประเภทมีจุดแข็งของตัวเอง เพื่อตอบสนองความต้องการในการผลิตที่แตกต่างกัน ความก้าวหน้าแบบไดนามิกนี้กำลังปูทางไปสู่ความก้าวหน้าต่อไปในเทคโนโลยีโครงสร้างรองรับ
การพัฒนาล่าสุดสะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนในอุตสาหกรรมไปสู่การสร้างโครงสร้างรองรับที่ยั่งยืน ปราศจากสัตว์ และสามารถรับประทานได้ วัสดุเหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อตอบสนองทั้งข้อกำหนดทางเทคนิคและความคาดหวังของผู้บริโภค ซึ่งบ่งบอกถึงการเน้นที่เพิ่มขึ้นในการสร้างสมดุลระหว่างการใช้งานและความน่าสนใจในตลาด
การเลือกวัสดุชีวภาพที่เหมาะสมมีบทบาทสำคัญในการรับรองความสามารถในการแข่งขันทางการค้า ประสิทธิภาพของโครงสร้างรองรับต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อให้ได้ความแข็งแรงทางกล เนื้อสัมผัส และความสามารถในการขยายขนาดที่จำเป็นสำหรับการผลิตในขนาดใหญ่ การศึกษาพบว่าการผสมวัสดุ เช่น การรวมไคโตซานกับคอลลาเจน สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของโครงสร้างรองรับได้อย่างมีนัยสำคัญ [3] สำหรับผู้ผลิตในสหราชอาณาจักร การเลือกวัสดุชีวภาพมีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านกฎระเบียบและความต้องการของผู้บริโภคโปรตีนจากพืชและอัลจิเนตโดดเด่นเป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่ง โดยให้ความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพ ความคุ้มค่า และความสามารถในการขยายขนาด ในขณะที่สอดคล้องกับความชอบของสหราชอาณาจักรสำหรับโซลูชันอาหารที่ยั่งยืน.
อย่างไรก็ตาม การบรรลุความเป็นเลิศทางเทคนิคเป็นเพียงส่วนหนึ่งของความท้าทาย การจัดหาวัสดุที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพมีความสำคัญเท่าเทียมกัน
ในขณะที่ภาคเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงยังคงเติบโต วัสดุชีวภาพที่เจริญรุ่งเรืองจะเป็นวัสดุที่ผสมผสานความเข้ากันได้ของเซลล์ ความเป็นไปได้ในการผลิต และความน่าสนใจของผู้บริโภคได้อย่างลงตัวความสำเร็จในพื้นที่นี้จะขึ้นอยู่กับวัสดุที่ไม่เพียงแต่ตอบสนองความต้องการทางเทคนิคและเศรษฐกิจ แต่ยังสอดคล้องกับค่านิยมของผู้บริโภคที่เปลี่ยนแปลงไป ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้สร้างขึ้นจากการวิเคราะห์วัสดุโดยละเอียดที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ โดยเน้นถึงความสำคัญของการเลือกใช้วัสดุชีวภาพอย่างมีข้อมูลในวันนี้เพื่อให้ได้เปรียบในการแข่งขันในอนาคต
คำถามที่พบบ่อย
โปรตีนจากพืชเปรียบเทียบกับวัสดุที่ได้จากสัตว์แบบดั้งเดิม เช่น คอลลาเจน สำหรับโครงสร้างในกระบวนการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงอย่างไร?
โปรตีนจากพืช เช่น โปรตีนจากถั่วเหลืองและถั่วลันเตา กำลังได้รับความสนใจในฐานะวัสดุสำหรับโครงสร้าง เนื่องจากมีความพร้อมใช้งาน ต้นทุนต่ำ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม พวกเขามีประโยชน์เพิ่มเติมในการเป็นมิตรต่อชีวภาพและมีคุณสมบัติที่ปรับได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อพูดถึงความแข็งแรงทางกลและความเสถียรของโครงสร้าง บางครั้งพวกเขายังตามหลังวัสดุที่ได้จากสัตว์ เช่น คอลลาเจน ซึ่งมีความคล้ายคลึงกับเมทริกซ์นอกเซลล์ที่พบในเนื้อเยื่อสัตว์
อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าในวิธีการแปรรูปและการผสมโปรตีนจากพืชกับวัสดุชีวภาพอื่น ๆ กำลังลดช่องว่างนี้ การพัฒนาเหล่านี้กำลังทำให้โปรตีนจากพืชเป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งสำหรับการใช้ในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ในที่สุด การตัดสินใจใช้วัสดุจากพืชหรือสัตว์ขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของการใช้งาน รวมถึงเนื้อสัมผัสและโครงสร้างที่ต้องการในผลิตภัณฑ์สุดท้าย
ข้อดีทางจริยธรรมและสิ่งแวดล้อมของการใช้วัสดุชีวภาพที่ได้จากจุลินทรีย์และสาหร่ายในโครงสร้างเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงคืออะไร
วัสดุชีวภาพที่ได้จากจุลินทรีย์และสาหร่ายนำมาซึ่งประโยชน์หลากหลายเมื่อพูดถึงการสร้างโครงสร้างสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง เริ่มต้นด้วย พวกมันมักจะเป็นมิตรกับโลกมากกว่าวัสดุที่มาจากสัตว์ การผลิตวัสดุชีวภาพเหล่านี้มักใช้ที่ดิน น้ำ และพลังงานน้อยลง ซึ่งหมายถึงรอยเท้าทางสิ่งแวดล้อมที่เล็กลงสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงโดยรวม
นอกจากนี้ วัสดุเหล่านี้ยังตอบโจทย์ด้านจริยธรรมอีกด้วย โดยการพึ่งพาจุลินทรีย์และสาหร่ายแทนผลิตภัณฑ์ที่มาจากสัตว์ พวกเขาลดการพึ่งพาสัตว์ ซึ่งสอดคล้องกับหลักการที่ปราศจากความโหดร้าย ทำให้เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับผู้ที่ต้องการสนับสนุนการนวัตกรรมอาหารที่ยั่งยืนและมีจริยธรรม
ผู้ผลิตสามารถดำเนินการใดเพื่อให้แน่ใจว่าใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์สามารถขยายขนาดและคุ้มค่าสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงขนาดใหญ่ได้อย่างไร
ผู้ผลิตสามารถทำให้ใบพืชที่ผ่านการกำจัดเซลล์สามารถขยายขนาดและประหยัดได้มากขึ้นโดยการปรับปรุงวิธีการผลิตและการจัดหาวัสดุอย่างชาญฉลาด การเลือกใบพืชที่มีอยู่มากมาย ราคาถูก และเหมาะสมสำหรับการยึดเกาะของเซลล์เป็นขั้นตอนสำคัญ ในขณะเดียวกัน การทำให้กระบวนการกำจัดเซลล์ง่ายขึ้นเพื่อลดต้นทุน - โดยไม่ลดทอนประสิทธิภาพ - สามารถทำให้การใช้งานขนาดใหญ่เป็นไปได้มากขึ้น
การทำงานร่วมกับซัพพลายเออร์เฉพาะทาง เช่นที่เสนอผ่าน
