สื่อที่ปราศจากเซรั่ม (SFM) มีความสำคัญต่อการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง โดยแทนที่เซรั่มที่ได้จากสัตว์เช่น FBS เพื่อตอบสนองต่อข้อกังวลด้านจริยธรรมและข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ อย่างไรก็ตาม ต้นทุนที่สูง - มักจะเกิน 50% ของค่าใช้จ่ายในการผลิต - เป็นอุปสรรคสำคัญต่อความสามารถในการทำการค้า นี่คือสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้:
- ปัจจัยที่มีผลต่อต้นทุนหลัก: ปัจจัยการเจริญเติบโตเช่น FGF-2 และ TGF-β มีอิทธิพลต่อต้นทุน SFM โดยมีส่วนร่วมถึง 98% ในบางสูตร โปรตีนรีคอมบิแนนท์เช่นอัลบูมินก็มีความสำคัญเช่นกัน
-
กลยุทธ์การประหยัดต้นทุน:
- ใช้ วัสดุเกรดอาหาร, ซึ่งมีราคาถูกกว่าเกรดยาได้ถึง 82%
- ใช้เทคโนโลยีการรีไซเคิลสื่อเพื่อลดของเสียและเพิ่มประสิทธิภาพ
- พัฒนาวิธีการผลิตปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีต้นทุนต่ำ เช่น การทำฟาร์มโมเลกุลหรือการดัดแปลงพันธุกรรมของสายเซลล์
- ผลกระทบจากการขยายขนาด: เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพขนาดใหญ่ขึ้น (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, และความจำเป็นในการใช้ปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีเสถียรภาพและต้นทุนต่ำ.
การลดต้นทุน SFM เป็นสิ่งสำคัญในการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงในราคาที่แข่งขันได้ ความก้าวหน้าปัจจุบัน เช่น การผลิตอย่างต่อเนื่องและการใช้วัตถุดิบเกรดอาหาร กำลังนำอุตสาหกรรมเข้าใกล้เป้าหมายนี้มากขึ้น.
ดร.ปีเตอร์ สโตจิออส: ปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีต้นทุนต่ำสำหรับสื่อที่ปราศจากเซรั่ม
sbb-itb-ffee270
การวิเคราะห์ต้นทุนของสื่อที่ปราศจากเซรั่ม
การวิเคราะห์ต้นทุนของสื่อที่ปราศจากเซรั่ม: ปัจจัยการเจริญเติบโตเทียบกับส่วนประกอบพื้นฐาน
ส่วนประกอบต้นทุนหลัก
เมื่อพูดถึงสื่อที่ปราศจากเซรั่ม, ปัจจัยการเจริญเติบโตและโปรตีนรีคอมบิแนนท์ ครองโครงสร้างต้นทุน โดยมักจะคิดเป็นมากกว่า 95% ของค่าใช้จ่ายทั้งหมด ตัวอย่างเช่น ในสื่อ Essential 8 ปัจจัยการเจริญเติบโตสองตัวเป็นสาเหตุของค่าใช้จ่ายเกือบทั้งหมด ในสื่อ Beefy-9 อัลบูมิน, FGF-2, และอินซูลินรวมกันคิดเป็นประมาณ 60% ของต้นทุนทั้งหมด [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].
ความแตกต่างในด้านการกระจายค่าใช้จ่ายเหล่านี้เน้นถึงศักยภาพในการประหยัดอย่างมีนัยสำคัญโดยการขยายกระบวนการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงและพิจารณาเกรดส่วนผสมทางเลือก เช่น ตัวเลือกเกรดอาหาร
ส่วนผสมเกรดยาเทียบกับเกรดอาหาร
ความแตกต่างของค่าใช้จ่ายระหว่างส่วนผสมเกรดยาและเกรดอาหารนั้นน่าทึ่ง โดยเฉลี่ยแล้ว ส่วนประกอบเกรดอาหารมีราคาถูกกว่าเกรดยาถึง 82% เมื่อซื้อในระดับ 1 กิโลกรัม [2]. ส่วนผสมเกรดยาบางชนิดอาจมีราคาแพงกว่าถึง 90% ตัวอย่างเช่น L-glutamine มีราคา £344/กก. ในเกรดยาเทียบกับ £33/กก. สำหรับเกรดอาหารในทำนองเดียวกัน กลูโคสมีราคา £83/กก. เทียบกับ £10/กก. และโซเดียมคลอไรด์มีราคา £63/กก. เทียบกับ £12/กก. [2].
บริษัทต่างๆ ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของวัสดุเกรดอาหาร Mosa Meat ร่วมมือกับ Nutreco ประสบความสำเร็จในการแทนที่ 99.2% ของอาหารเซลล์พื้นฐาน (โดยน้ำหนัก) ด้วยส่วนประกอบเกรดอาหาร ทำให้การเจริญเติบโตของเซลล์เทียบเท่ากับสื่อเกรดยา [2]. IntegriCulture ใช้วิธีการที่แตกต่างโดยการทำให้สื่อของพวกเขาง่ายขึ้นจาก 31 ส่วนประกอบเหลือ 16 โดยแทนที่กรดอะมิโนบางชนิดด้วยสารสกัดยีสต์เกรดอาหารเพื่อสร้าง "I-MEM2.0" formulation [2].
การแทนที่เหล่านี้มีผลกระทบอย่างมากต่อค่าใช้จ่ายของสื่อ ทำให้ราคาต่อลิตรของสูตรที่ปราศจากเซรั่มลดลง
ค่าใช้จ่ายของสื่อต่อกิโลกรัมของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
ค่าใช้จ่ายของสื่อต่อลิตรมีบทบาทสำคัญในการกำหนดราคาทั้งหมดของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงในเดือนสิงหาคม 2024, Believer Meats ได้แสดงสื่อที่ไม่มีเซรั่มราคาต่ำ [1][2]. ภายในเดือนมิถุนายน 2025, Clever Carnivore ในชิคาโกได้รายงานการลดต้นทุนเพิ่มเติมในระดับนำร่องผ่านการผลิตปัจจัยการเจริญเติบโตภายในองค์กร [6]. บริษัทอื่น ๆ ก็ได้รายงานต้นทุนสื่อที่แข่งขันได้เช่นกัน รวมถึง Gourmey และ Meatly [6].
ความก้าวหน้าเหล่านี้ในการลดต้นทุนมีผลโดยตรงต่อราคาต่อกิโลกรัมของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ตัวอย่างเช่น การใช้ เครื่องปฏิกรณ์อากาศยกขนาด 260,000 ลิตร, เนื้อวัวที่เพาะเลี้ยงคาดว่าจะมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับเครื่องปฏิกรณ์ถังผสมขนาดเล็ก 42,000 ลิตร [7]. Believer Meats ยังคาดการณ์ว่าสื่อที่มีต้นทุนต่ำกว่าของพวกเขาอาจช่วยให้เนื้อไก่ที่เพาะเลี้ยงเข้าใกล้ช่วงราคาของไก่ออร์แกนิก [1][2].
โมเดลทางเศรษฐศาสตร์สำหรับการผลิตสื่อที่ปราศจากเซรั่ม
แนวทางการสร้างแบบจำลอง
การวิเคราะห์ทางเทคโนเศรษฐศาสตร์ (TEA) เป็นวิธีการสำคัญในการประเมินศักยภาพทางการค้าของการผลิตสื่อที่ปราศจากเซรั่ม วิธีการนี้ผสมผสานวิศวกรรมกระบวนการกับการประมาณการค่าใช้จ่าย โดยยืมเทคนิคจากอุตสาหกรรมกระบวนการชีวภาพขนาดใหญ่เพื่อประเมินทั้งค่าใช้จ่ายด้านทุนและการดำเนินงาน [4][5].
จุดสนใจหลักของโมเดลเหล่านี้คือการเปรียบเทียบระหว่าง ระบบเฟดแบทช์และระบบเพอร์ฟิวชั่น เพื่อกำหนดว่าระบบใดมีความคุ้มค่ามากกว่า เทคโนโลยีเพอร์ฟิวชั่น โดยเฉพาะการกรองแบบไหลตามแนวขวาง (TFF) ได้รับความสนใจเนื่องจากความสามารถในการรักษาความหนาแน่นของเซลล์ที่สูงขึ้นและการเก็บเกี่ยวอย่างต่อเนื่องในช่วงระยะเวลา 20 วัน [1][5]. การวิเคราะห์ความไวถูกใช้บ่อยครั้งเพื่อระบุ ตัวขับเคลื่อนต้นทุนหลัก - เช่น ขนาดของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ความหนาแน่นของเซลล์ และราคาของปัจจัยการเจริญเติบโต - ที่มีอิทธิพลมากที่สุดต่อค่าใช้จ่ายสุดท้ายของการผลิต [1][4]. ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้มีความสำคัญต่อการตรวจสอบความถูกต้องของโมเดลทฤษฎีกับข้อมูลในโลกจริง.
อีกหนึ่งกลยุทธ์ที่กำลังเกิดขึ้น, การพยากรณ์ความสม่ำเสมอของความต้องการ, ตรวจสอบว่าต้นทุนของกรดอะมิโนและปัจจัยการเจริญเติบโตของโปรตีนอาจเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อการผลิตขยายจากระดับเภสัชกรรมไปสู่ระดับอุตสาหกรรมอาหาร [5]. บางโมเดลในขณะนี้รวมข้อมูลจากห้องปฏิบัติการจากวัฒนธรรมความหนาแน่นสูงเพื่อปรับปรุงการพยากรณ์เหล่านี้ ทำให้การคาดการณ์ต้นทุนมีความแม่นยำมากขึ้น [1]. ความก้าวหน้าเหล่านี้ในการสร้างแบบจำลองวางรากฐานสำหรับการตรวจสอบเชิงประจักษ์.
ผลลัพธ์จากการศึกษาหลัก
การวิจัยเชิงประจักษ์กำลังทดสอบโมเดลทฤษฎีเหล่านี้ ในเดือนสิงหาคม 2024 นักวิจัยจาก มหาวิทยาลัยฮิบรูแห่งเยรูซาเล็ม และ Believer Meats ได้แสดงการผลิตเนื้อไก่เพาะเลี้ยงอย่างต่อเนื่องโดยใช้การกรองแบบไหลตามแนว ตั้งค่าระบบนำร่องขนาด 300 ลิตร พวกเขาได้พัฒนาโมเดลสำหรับโรงงานขนาด 50,000 ลิตร โดยบรรลุความหนาแน่นของเซลล์ที่ 130 ล้านเซลล์/มล. การตั้งค่านี้ส่งผลให้ต้นทุนสื่อที่ต่ำลงและต้นทุนผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่คาดการณ์ไว้ใกล้เคียงกับมาตรฐานเนื้อพรีเมียมทั่วไป [1].
"การผลิตอย่างต่อเนื่องสามารถเสนอการลดต้นทุนสำหรับการขยายการผลิตเนื้อเพาะเลี้ยง" - ยาอาคอฟ นาห์เมียส, มหาวิทยาลัยฮิบรูแห่งเยรูซาเล็ม [1]
การศึกษาอื่น ๆ ได้ประมาณการต้นทุนการผลิตสำหรับมวลเซลล์เปียกที่ £29.97 ต่อกิโลกรัมสำหรับระบบ fed-batch และ £41.31 ต่อกิโลกรัมสำหรับระบบเพอร์ฟิวชั่น [5]. การบรรลุจุดราคาที่แข่งขันได้สำหรับการบริโภคขนาดใหญ่โดยทั่วไปต้องลดต้นทุนลงเหลือประมาณ £20.25 ต่อกิโลกรัมของมวลเซลล์เปียก [5]. แม้ว่าระบบเพอร์ฟิวชั่นจะมีประโยชน์ในการดำเนินงาน แต่ต้นทุนที่สูงขึ้นนั้นเชื่อมโยงกับค่าใช้จ่ายของไบโอรีแอคเตอร์ขนาดเล็กและวัสดุสิ้นเปลืองเฉพาะเพอร์ฟิวชั่น [5].
ผลกระทบของการขยายขนาดต่อต้นทุน
การขยายการผลิตเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการลดต้นทุน การเพิ่มปริมาตรของไบโอรีแอคเตอร์จาก 42,000 ลิตรเป็น 210,000 ลิตรสามารถลดต้นทุนสินค้าที่ขายได้ประมาณ 31.5% นอกจากนี้ การเปลี่ยนไปใช้รีแอคเตอร์แอร์ลิฟท์ขนาด 260,000 ลิตรสามารถลดต้นทุนได้มากกว่า 50% เมื่อเทียบกับการตั้งค่าขนาดเล็ก [7].
การดำเนินงานขนาดใหญ่ยังได้รับประโยชน์จากการผลิตวัตถุดิบภายในองค์กร เช่น เกลือ วิตามิน และกรดอะมิโน ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม [6]. ตัวอย่างเช่น ในเดือนมิถุนายน 2025 สตาร์ทอัพจากชิคาโก้ Clever Carnivore รายงานว่าประสบความสำเร็จในการลดต้นทุนสื่อเหลือเพียง £0.06 ต่อลิตรในระดับนำร่อง พวกเขาทำได้โดยการเพิ่มประสิทธิภาพการจัดหาวัตถุดิบและการเตรียมการภายในองค์กร ในขณะที่ยังคงรักษาค่าใช้จ่ายในการสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกให้ต่ำ [6].
"ความเป็นไปได้ในการขยายขนาดอาจขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่ประหยัดค่าใช้จ่าย เช่น การใช้ส่วนประกอบสื่อจากพืช สภาพปลอดเชื้อเกรดอาหาร และการเพิ่มประสิทธิภาพห่วงโซ่อุปทานอย่างกว้างขวาง" - Corbin M. Goodwin, มหาวิทยาลัยรัฐนอร์ทแคโรไลนา [4]
การค้นพบที่สอดคล้องกันในหลายโมเดลคือความสำคัญของการเปลี่ยนจากมาตรฐานเกรดยาไปสู่มาตรฐานเกรดอาหารส่วนประกอบหลายอย่างที่ใช้ในอุตสาหกรรมชีวเภสัชไม่จำเป็นสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง และการแทนที่ด้วยทางเลือกที่เป็นเกรดอาหารสามารถลดทั้งต้นทุนการลงทุนและต้นทุนการดำเนินงานได้อย่างมาก [6][4].
กลยุทธ์ในการลดต้นทุนของเซรั่มฟรีมีเดีย
ส่วนนี้มุ่งเน้นไปที่วิธีการที่สามารถดำเนินการได้เพื่อลดค่าใช้จ่ายของเซรั่มฟรีมีเดีย ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการทำให้การผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงสามารถขยายขนาดและคุ้มค่าได้
การลดความต้องการของปัจจัยการเจริญเติบโต
ปัจจัยการเจริญเติบโตและโปรตีนรีคอมบิแนนท์เป็นค่าใช้จ่ายหลัก คิดเป็นอย่างน้อย 50% ของต้นทุนการดำเนินงานที่เปลี่ยนแปลงได้ ในการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง [2]. ในบางสูตร เช่น Essential 8 ปัจจัยการเจริญเติบโตสองชนิด - FGF2 และ TGF-β - คิดเป็นเกือบ 98% ของต้นทุนมีเดีย [2]. การลดต้นทุนเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับความสำเร็จทางการค้า
วิธีที่มีแนวโน้มหนึ่งเกี่ยวข้องกับ การดัดแปลงพันธุกรรมสายเซลล์ เพื่อผลิตปัจจัยการเจริญเติบโตของตัวเอง ตัวอย่างเช่น นักวิจัยที่ มหาวิทยาลัยทัฟส์ ในปี 2023 ได้พัฒนาเซลล์ดาวเทียมของวัวที่สามารถผลิต FGF2 ได้ เซลล์เหล่านี้มีอัตราการเพิ่มจำนวนที่คล้ายคลึงกันในสื่อที่ปราศจาก FGF2 เช่นเดียวกับที่เสริมด้วย FGF2 ภายนอก [2] . แม้ว่าวิธีการนี้จะขจัดความจำเป็นในการใช้สารเสริมราคาแพง แต่ก็ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับอุปสรรคด้านกฎระเบียบและการยอมรับของผู้บริโภค รวมถึงการเลือกใช้ระหว่าง สายเซลล์หลักกับสายเซลล์ที่เป็นอมตะ.
อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้แพลตฟอร์มเช่น BioBetter, ซึ่งใช้ประโยชน์จากพืชยาสูบในการผลิตปัจจัยการเจริญเติบโต วิธีนี้ได้ลดต้นทุนของปัจจัยการเจริญเติบโตในสื่อ Essential 8 ลงอย่างมาก โดยลดการมีส่วนร่วมจาก 86% เหลือเพียง 2% [2]. BioBetter รายงานในปี 2024 ว่าแพลตฟอร์มการเพาะปลูกโมเลกุลของพวกเขาสามารถลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมาก [2] .
เพื่อให้ได้ราคาตามเป้าหมายที่ £8.10 ต่อกิโลกรัมสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ปัจจัยการเจริญเติบโตต้องผลิตในราคาประมาณ £81,000 ต่อกิโลกรัม ในขณะที่ต้นทุนอัลบูมินต้องลดลงเหลือ £8.10 ต่อกิโลกรัม [8]. เนื่องจากคาดว่าอัลบูมินจะประกอบด้วย 96.6% ของปริมาณโปรตีนรีคอมบิแนนท์ทั้งหมดที่ต้องการ การแทนที่ด้วยทางเลือกจากพืชเช่นถั่วชิกพีหรือเมล็ดเรพซีดเป็นจุดสำคัญในการลดต้นทุน [8][2].
กลยุทธ์อื่นที่ควรสำรวจเกี่ยวข้องกับ การปรับคุณภาพของส่วนประกอบในสื่อ.
การใช้ส่วนประกอบเกรดอาหาร
การเปลี่ยนจากส่วนประกอบเกรดยาเป็นเกรดอาหารสามารถลดต้นทุนได้มากกว่า 77% [9]. วัสดุเกรดอาหารมีราคาถูกกว่าเกรดสารเคมีเฉลี่ย 82% เมื่อซื้อในปริมาณ 1 กิโลกรัม [9]. การเปลี่ยนแปลงนี้ยังส่งผลต่อข้อกำหนดของสถานที่ผลิต การผลิตเกรดยาใช้ห้องสะอาดที่มีค่าใช้จ่ายสูง (Class 8 หรือสูงกว่า) ในขณะที่ข้อกำหนดเกรดอาหารอนุญาตให้มีการออกแบบสถานที่ที่ง่ายกว่าและมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า การปรับเปลี่ยนนี้ช่วยลดต้นทุนการลงทุนอย่างมากและอนุญาตให้มีระยะเวลาการชำระคืนที่ยาวนานขึ้น [10].
"ความแตกต่างที่สำคัญในการศึกษาของ CE Delft คือทุกอย่างถูกสมมติว่าเป็นเกรดอาหาร" – Elliot Swartz, GFI Lead Scientist [10]
ไฮโดรไลเซตที่ได้จากพืชจากแหล่งต่างๆ เช่น ถั่วเหลือง ข้าวสาลี ข้าว หรือยีสต์ ให้แหล่งคาร์บอนและไนโตรเจนที่มีราคาย่อมเยา ไฮโดรไลเซตเหล่านี้อาจแทนที่ปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีราคาแพงได้ด้วยเนื้อหาเปปไทด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ [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) สื่อที่ใช้ในการศึกษานี้ไม่มีส่วนประกอบจากสัตว์และออกแบบมาให้มีต้นทุนที่มีประสิทธิภาพ [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].
ผลกระทบต่อการผลิตและการจัดซื้อในขนาดใหญ่
สื่อที่ปราศจากเซรั่มสามารถทำงานในขนาดใหญ่ได้หรือไม่?
สำหรับสื่อที่ปราศจากเซรั่มที่จะมีความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์ ต้นทุนการผลิตจำเป็นต้องลดลงต่ำกว่า £0.63 ต่อลิตร โดยมีระดับการใช้งานระหว่าง 8–13 ลิตรต่อกิโลกรัม ซึ่งจะทำให้สามารถตั้งราคาเป้าหมายได้ประมาณ £8.10 ต่อกิโลกรัม [8][1]. ในเดือนสิงหาคม 2024 Believer Meats ได้แสดงวิธีการที่มีแนวโน้มดีในโรงงานขนาด 50,000 ลิตร 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], การปนเปื้อนจากแบคทีเรียสามารถเติบโตได้เร็วกว่าการเติบโตของเซลล์สัตว์ ทำให้ระบบปิดที่เข้มงวดและโปรโตคอลความปลอดภัยที่แข็งแกร่งเป็นสิ่งจำเป็น
การจัดหาชิ้นส่วนและอุปกรณ์
การขยายการผลิต ต้องการกลยุทธ์การจัดหาที่แข็งแกร่งและ แผนการขยายการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง. อุปสรรคสำคัญคือการขาดแคลนอุปกรณ์หลัก ตัวอย่างเช่น การครองเพียง 1% ของตลาดเนื้อสัตว์ทั่วโลกจะต้องการอัลบูมินรีคอมบิแนนท์หลายล้านกิโลกรัม ซึ่งเกินกว่าความสามารถในการผลิตในปัจจุบัน เพื่อแก้ไขปัญหานี้ การจัดหาต้องมุ่งเน้นไปที่การจัดหาทางเลือกในปริมาณมาก เช่น โปรตีนจากพืชที่ได้จากเมล็ดเรพซีดหรือถั่วลูกไก่ ซึ่งอาจช่วยบรรเทาข้อจำกัดด้านปริมาณเหล่านี้ได้ [8].
การเปลี่ยนไปใช้วัตถุดิบเกรดอาหารแทนวัสดุเกรดรีเอเจนต์ช่วยประหยัดต้นทุนได้อย่างมาก [2]. นอกจากนี้ อุปกรณ์เฉพาะทางยังมีบทบาทสำคัญอีกด้วยเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่มีความสามารถในการเพอร์ฟิวชั่น, ระบบการกรองแบบไหลตามแนวเส้นสัมผัส, และเซ็นเซอร์วัฒนธรรมความหนาแน่นสูงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการขยายขนาดอย่างมีประสิทธิภาพ แพลตฟอร์มเช่น
ลำดับความสำคัญของการวิจัยในอนาคต
การแก้ไขปัญหาการจัดหาและการขยายขนาดต้องการการวิจัยที่มุ่งเน้นในสามด้านหลัก
ประการแรก การปรับปรุงความเสถียรของปัจจัยการเจริญเติบโตเป็นสิ่งสำคัญ ตัวอย่างเช่น FGF2 สลายตัวอย่างรวดเร็วที่ 37°C ทำให้ต้องเติมสื่อบ่อยครั้ง [2]. การพัฒนาสายพันธุ์ที่ทนความร้อนหรือวิธีการห่อหุ้มแบบปล่อยช้าอาจช่วยลดต้นทุนได้อย่างมาก
ประการที่สอง การพัฒนาเทคโนโลยีการรีไซเคิลสื่อเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตที่คุ้มค่าวิธีการผลิตแบบต่อเนื่อง เช่น การกรองแบบไหลตามแนวขวาง แสดงให้เห็นถึงศักยภาพ อย่างไรก็ตาม การจัดการการสะสมของเสีย เช่น แอมโมเนียจากกลูตามีนและแลคเตทจากกลูโคส ยังคงเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง [1][2].
สุดท้าย การขยายการผลิตโปรตีนรีคอมบิแนนท์เป็นสิ่งสำคัญ การทำฟาร์มระดับโมเลกุลและการหมักที่แม่นยำเสนอวิธีแก้ปัญหาที่มีแนวโน้มดี แพลตฟอร์มที่ใช้ยาสูบของ BioBetter ตัวอย่างเช่น ได้แสดงให้เห็นว่าระบบที่ใช้พืชสามารถลดต้นทุนของปัจจัยการเจริญเติบโตลงเหลือเพียง £0.66 ต่อกรัม [2]. อย่างไรก็ตาม การบรรลุการลดต้นทุนที่จำเป็นสำหรับปัจจัยการเจริญเติบโตและอัลบูมินจะต้องมีการขยายโครงสร้างพื้นฐานอย่างมีนัยสำคัญThe Good Food Institute underscores this point:
Achieving cost-competitive cultivated meat will require growth factors and recombinant proteins to be produced at significantly larger scales and lower costs than their current production formats and scales in the biopharmaceutical sector [8].
Conclusion
Main Findings
เซรั่มฟรีมีเดียเป็นปัจจัยต้นทุนที่ใหญ่ที่สุดในการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง โดยคิดเป็นกว่าครึ่งหนึ่งของค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่เปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งเน้นย้ำถึงความจำเป็นที่สำคัญในการมุ่งเน้นการลดต้นทุนเพื่อทำให้เนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงมีความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์ การเปลี่ยนไปใช้ทางเลือกที่เป็นเกรดอาหารสามารถลดต้นทุนมีเดียพื้นฐานได้อย่างมาก แม้ว่าปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีราคาสูงเช่น FGF-2 และ TGF-β ยังคงเป็นค่าใช้จ่ายหลักอยู่ก็ตาม
แนวทางข้างหน้าคือการรวมวิธีการหลายอย่างเข้าด้วยกันการผลิตอย่างต่อเนื่องด้วย เทคโนโลยีเพอร์ฟิวชั่น ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่น่าสนับสนุน วิธีการที่เป็นนวัตกรรมใหม่ เช่น วิธีการทำฟาร์มโมเลกุลของ BioBetter และการแทนที่อัลบูมินรีคอมบิแนนท์ด้วยสารคงตัวเกรดอาหาร เช่น เมทิลเซลลูโลส อาจลดต้นทุนได้อย่างมาก [2] [3] .
อย่างไรก็ตาม ความท้าทายยังคงมีอยู่ ตัวอย่างเช่น การศึกษาหนึ่งพบว่าการผลิตอัลบูมินรีคอมบิแนนท์ให้เพียงพอเพื่อแทนที่เพียง 1% ของการบริโภคเนื้อสัตว์ทั่วโลกจะต้องใช้หลายล้านกิโลกรัม ซึ่งเกินกว่าความสามารถทางอุตสาหกรรมในปัจจุบัน [3]. สิ่งนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของไม่เพียงแต่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงกลยุทธ์การจัดซื้อที่แข็งแกร่งเพื่อแก้ไขข้อจำกัดด้านอุปทาน เพื่อก้าวไปข้างหน้า อุตสาหกรรมต้องยอมรับนวัตกรรมที่ลดต้นทุนและลงทุนในโครงสร้างพื้นฐานที่สามารถขยายได้
ขั้นตอนถัดไป
ขั้นตอนถัดไปคือการนำกลยุทธ์เหล่านี้ไปปฏิบัติ โดยมุ่งเน้นทั้งการวิจัยและการจัดซื้อ บริษัทควรเปลี่ยนจากระบบการประมวลผลแบบแบทช์ไปเป็นวิธีการเพอร์ฟิวชั่นแบบต่อเนื่องและรวมวัสดุเกรดอาหารในขณะที่รักษามาตรฐานคุณภาพที่เข้มงวด การลงทุนในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพขั้นสูงที่มีความสามารถในการเพอร์ฟิวชั่น ระบบการกรองแบบไหลตามแนวขวาง และ เซ็นเซอร์และระบบการตรวจสอบ สำหรับวัฒนธรรมความหนาแน่นสูงจะมีความสำคัญต่อการขยายการผลิต
ในด้านการจัดซื้อ การจัดหาวัสดุจำนวนมากจากผู้ให้บริการที่เชื่อถือได้เช่น
คำถามที่พบบ่อย
ขั้นตอนใดบ้างที่สามารถทำให้การผลิตสื่อที่ปราศจากเซรั่มมีต้นทุนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง?
สื่อที่ปราศจากเซรั่ม (SFM) เป็นค่าใช้จ่ายหลักในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ซึ่งมักจะคิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งของต้นทุนผันแปร การลดค่าใช้จ่ายนี้เป็นสิ่งสำคัญในการทำให้เนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงมีราคาที่สามารถแข่งขันได้กับเนื้อสัตว์แบบดั้งเดิม นี่คือกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพในการลดต้นทุน:
- การลดค่าใช้จ่ายของอาหารเสริม: แทนที่โปรตีนที่มีราคาแพงที่ได้จากสัตว์ เช่น อัลบูมิน ด้วยทางเลือกที่มาจากพืชหรือรีคอมบิแนนท์ นอกจากนี้ ลดความเข้มข้นของปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีราคาแพงโดยไม่กระทบต่อการเจริญเติบโตของเซลล์
- การเลือกวัตถุดิบที่ประหยัด: ใช้ส่วนผสมที่มีราคาย่อมเยา เช่น ไฮโดรไลเซตโปรตีนจากพืช น้ำตาล และเกลือ แทนการใช้สารเคมีเกรดยาแพงๆ เมื่อทำการผสมสูตรพื้นฐาน
- การรีไซเคิลมีเดีย: นำระบบรีไซเคิลมีเดียหรือระบบการไหลเวียนต่อเนื่องมาใช้เพื่อกู้คืนและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ถึง 80% ของมีเดียที่ใช้แล้ว ลดความต้องการในการจัดหาของใหม่
- การปรับปรุงสูตรให้มีประสิทธิภาพ: ใช้เทคนิคการออกแบบการทดลองเพื่อสร้างสูตรที่ง่ายขึ้นด้วยส่วนประกอบที่น้อยลงแต่ยังคงรักษาการเจริญเติบโตของเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
จากการประยุกต์ใช้วิธีการเหล่านี้ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าสามารถลดต้นทุนของมีเดียที่ปราศจากเซรั่มได้อย่างมาก
อีกปัจจัยสำคัญคือการรับประกันการเข้าถึงส่วนผสมและอุปกรณ์เฉพาะทางที่เชื่อถือได้ ซึ่ง
ความท้าทายหลักในการขยายสื่อปลอดเซรั่มสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงคืออะไร?
การขยายสื่อปลอดเซรั่ม (SFM) สำหรับเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงมาพร้อมกับอุปสรรคที่ยุติธรรม หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดคือ ค่าใช้จ่าย. SFM มักจะคิดเป็นมากกว่าครึ่งหนึ่งของค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่เปลี่ยนแปลงได้ในโมเดลการผลิตส่วนใหญ่ ปัจจัยการเจริญเติบโตและโปรตีนรีคอมบิแนนท์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของ SFM ยังคงมีราคาแพง แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าในการแทนที่ส่วนประกอบของเซรั่มด้วยทางเลือกเกรดอาหารสำหรับเซลล์บางสายพันธุ์ แต่การแก้ปัญหาที่เหมาะกับทุกคนยังคงไม่สามารถเข้าถึงได้นอกจากนี้ สูตรที่ซับซ้อนของ SFM ยังทำให้การผลิตและการรีไซเคิลในขนาดใหญ่ซับซ้อนขึ้น นำไปสู่ของเสียมากขึ้นและต้นทุนที่สูงขึ้น
ความท้าทายในการประมวลผลทางชีวภาพ เพิ่มความซับซ้อนอีกชั้นหนึ่ง ปัญหาเช่น อัตราการเจริญเติบโตของเซลล์ที่ช้า ประสิทธิภาพการเผาผลาญที่ไม่ดี และความเสียหายที่เกิดจากแรงเฉือน จำกัดความหนาแน่นของเซลล์ที่สามารถทำได้ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ปัญหาเหล่านี้ยิ่งเด่นชัดขึ้นเมื่อความหนืดของสื่อเพิ่มขึ้นที่ความเข้มข้นของเซลล์ที่สูงขึ้น แม้ว่าวิธีการขั้นสูงเช่นการผลิตอย่างต่อเนื่องและวิธีการกรองเฉพาะทางจะแสดงศักยภาพ แต่ก็ต้องการโครงสร้างพื้นฐานที่มีราคาแพงและซับซ้อน ทำให้เข้าถึงได้น้อยลง
สุดท้าย ความน่าเชื่อถือของห่วงโซ่อุปทาน ยังคงเป็นข้อกังวลที่สำคัญ การรักษาความปลอดภัยของการจัดหาส่วนผสม SFM ที่มีคุณภาพสูงและสม่ำเสมอในปริมาณที่จำเป็นสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ไม่ใช่เรื่องง่ายแพลตฟอร์มอย่าง
การใช้ส่วนประกอบเกรดอาหารช่วยลดต้นทุนการผลิตได้อย่างไร?
การเปลี่ยนไปใช้ ส่วนประกอบเกรดอาหาร สามารถลดต้นทุนได้โดยการแทนที่วัสดุเกรดยาที่มีราคาแพง เช่น เซรั่มจากเลือดวัวในครรภ์และอัลบูมินจากเลือดวัว ด้วยทางเลือกเกรดอาหารที่มีราคาถูกกว่าและมีอยู่ทั่วไป การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จัดการกับหนึ่งในค่าใช้จ่ายที่ใหญ่ที่สุดในการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง: ต้นทุนการดำเนินงานที่แปรผันสูงที่เกี่ยวข้องกับสื่อการเจริญเติบโต
การใช้วัตถุดิบเกรดอาหารไม่เพียงแต่ลดต้นทุน แต่ยังเปิดทางให้การผลิตขยายขนาดได้ง่ายขึ้น นำเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงเข้าใกล้การเป็นตัวเลือกที่มีความเป็นไปได้ทางการเงินสำหรับการผลิตในขนาดใหญ่
