미래의 고기는 과거의 고기와 아주 다를 수 있습니다. Stanley Kubrick, 사진 작가, LOOK Magazine Photograph Collection, Library of Congress, Prints & Photographs Division, LC-USZ6-2352., CC의 BY-ND
육식 동물이라면 먹는 고기는 동물의 근육에서 나옵니다. 그러나 동물은 근육보다 훨씬 더 많이 구성되어 있습니다. 그들은 대부분의 미국인들이 소비하지 않는 장기와 뼈를 가지고 있습니다. 그들은 음식, 물, 공간과 사회적 연결이 필요합니다. 그들은 폐기물을 생산합니다.
농민들은 복잡한 유기체를 키울 수있는 많은 에너지와 자원을 소비하면서 그 과정에서 낭비를 일으키며 수익을 낼 수있는 수확량에 초점을 맞추기 만합니다.
더 쉽고, 인도적이며, 낭비가 적습니다. 사람들이 원하는 부분 만 만들어 내라.. 세포 생물학과 조직 공학을 통해 근육과 지방 조직을 성장시킬 수 있습니다. 교양 고기라고합니다. 과학자들은 동물 외부에서 자라는 데 필요한 것과 동일한 입력을 셀에 제공합니다. 셀 이웃에있는 영양소, 산소, 습기 및 분자 신호입니다.
지금까지 연구원들은 재배 된 다발의 세포 햄버거 나 소세지처럼 가공 된 고기로 바뀔 수 있습니다. 이 교양 고기 기술은 상업화의 어려움에 대비하기 위해 프로토 타입을 확장하고 미세 조정하여 연구 개발 초기 단계에 있습니다. 그러나 이미 생명 공학자들은 스테이크 나 치킨 커틀릿과 같은 육류의 구조적 절단을 재배하는 등 더 어려운 과제를 수행하고 있습니다.
무슨 고기로 만든거야?
현미경으로 생고기 조각을 보면 세포 수준에서 먹는 음식을 볼 수 있습니다. 각 물린은 근육과 지방 세포의 매트릭스이며, 혈관과 얽혀 있고 결합 조직에 의해 enrobed됩니다.
근육 세포는 단백질과 영양소로 가득 차 있으며 지방 세포는 지방으로 가득 차 있습니다. 이 두 가지 세포 유형은 햄버거 나 스테이크를 먹을 때 육식 동물의 경험과 입맛에 가장 큰 영향을줍니다.
칠면조 부분은 고기라고도하는 세포 수준의 조직 골격 근육 조직을 보여주기 위해 얼룩지게했습니다. 나탈리 루비오
혈관은 동물의 조직에 영양분과 산소를 공급하면서 살아 있습니다. 도축 후 혈액은 독특하고 금속적인 우마미 뉘앙스를 고기에 더합니다.
콜라겐과 엘라스틴과 같은 단백질로 구성된 결합 조직은 근섬유를 수축 방향으로 정렬 된 묶음으로 조직화합니다. 이 결합 조직은 요리하는 동안 변화하고 고기에 질감과 단단함을 더합니다.
세포 농업 연구자들이 직면 한 문제는 이러한 복잡한 고기를 바닥에서 위로 에뮬레이트하는 것입니다. 우리는 배양 접시에서 근육과 지방 세포를 키울 수 있습니다. 그러나 혈관과 결합 조직은 동물 에서처럼 자발적으로 생성되지 않습니다. 우리는 영양분 확산과 조직 유도를 위해 생체 물질과 생물 반응기를 어떻게 조작하여 두껍고 조직적인 고기를 만들 수 있습니까?
교양 고기 버거가 첫 번째 단계입니다.
교양있는 육류를 만들기 위해 연구원은 대리석 크기의 소의 조직을 소, 돼지 또는 닭에서 작게 생각하고 개별 세포를 분리합니다. 그런 다음 저와 같은 생명 공학자들은 세포를 플라스크 플라스크에 넣고 영양분, 산소 및 습기를 체온에 맞 춥니 다. 세포는 행복하고 기하 급수적으로 나눌 수있어 세포가 점점 더 많이 생성됩니다.
플라스틱 위에서 자랄 때, 세포는 이용 가능한 모든 표면적에 존재할 때까지 계속 나눕니다. 그 결과 셀이 두꺼운 혼잡 한 레이어가 생성됩니다. 세포가 분열을 멈 추면 그들은 성숙하기 시작합니다. 근육 세포가 융합하여 긴 근육 섬유를 만들고 지방 세포가 지질 생성을 시작합니다. 연구자들은 햄버거, 핫도그 및 소시지와 같은 가공육 제품을 만들기 위해이 셀들을 함께 결합 할 수 있습니다.
동물 세포만으로 고기 경험의 대부분을 복제 할 수 있습니다. 그러나 혈관과 결합 조직이 없으면 조직화 된 3 차원 조직으로 끝나지 않습니다. 스테이크, 닭 가슴살 및 베이컨과 같은 고기의 구조적 절단에 필요한 것입니다.
이러한 어려움을 극복하기 위해 과학자들은 생체 물질을 사용하여 혈관의 구조와 기능 (영양분과 산소 전달)과 결합 조직 (조직과 조직을위한)을 재현 할 수 있습니다. 이 연구 영역은 발판 개발.
세포가 성장하기위한 구조를 제공하면 배양 된 고기를 햄버거에서 스테이크까지 얻을 수 있습니다. 타일러 올슨 / Shutterstock.com
비계는 스테이크의 비밀 성분입니다.
발판의 개념은 의료용 조직 공학. 과학자들은 연구를 위해 기능성 생체 재료를 생산하기 위해 세포와 비계를 결합합니다. 임플란트.
이러한 생체 적합 물질은 결과물 인 조직에서 원하는 성질에 따라 필름, 젤, 스폰지와 같은 다양한 형태를 취할 수 있습니다. 예를 들어, 평평한 콜라겐 필름으로 피부 세포를 자라다 피해자를 구울 수있는 피부 이식편을 만들거나 hydroxyapatite 스폰지의 뼈 세포 뼈 재생.
의료 응용 분야의 경우 인공 지지체는 일반적으로 이식시 안전해야하며 신체의 면역 체계로부터의 반응을 유도하지 않아야하며 분해 가능해야하며 세포 성장을 지원할 수 있어야합니다.
식품 응용 분야의 경우, 비계의 설계 고려 사항이 다릅니다. 그들은 여전히 세포 성장을지지해야하지만, 저렴하고, 식용하며, 환경 친화적으로 생산하는 것이 중요합니다. 식품 응용을위한 몇 가지 일반적인 biomaterials은 식물에서 셀룰로오스, 버섯에서 키토산이라고하는 탄수화물과 조류에서 알지네이트라는 탄수화물을 포함합니다.
실험실에서 연구 한 교양 고기에 대한 하나의 "제조법"이 있습니다. 먼저 적절한 발판을 만듭니다. 버섯에서 키토산을 분리하고 물에 녹여 점성 젤을 만듭니다. 겔을 튜브에 넣고 한쪽 끝을 드라이 아이스 또는 액체 질소와 같은 차가운 물질에 노출 시키십시오. 끝 부분에서 시작하여 젤 튜브 전체가 서서히 얼어 붙습니다. 그런 다음 냉동 젤을 매우 낮은 온도에서 젤을 당기는 진공으로 동결 건조시켜 궁극적으로 마른 스폰지 같은 물질을 만듭니다. 그만큼 방향제 동결 공정으로 스폰지 제조 작고 길고 정렬 된 모공이 빨대 묶음과 닮았으며 근육 조직도 있습니다.
모공이 정렬 된 키토산 스폰지를 만드는 단순화 된 공정. 나탈리 루비오, CC의 BY-ND
그런 다음 평평한 플라스틱 위에 고기를 재배하는 대신 세포를이 3 차원 스폰지로 옮겨 더 두꺼운 조직을 성장시킬 수있는 더 많은 표면적을 제공 할 수 있습니다. 모공은 또한 조직 전체에 영양분과 산소를 분배하는 것을 도울 수 있습니다. 지금까지이 기술을 사용하여 제 연구실에서는 1cm 미만의 작은 고기 조각을 생산할 수있었습니다. 요리 용으로는 작았지만 강력한 시작이었습니다.
다른 발판 가능성은 알지네이트 기반 섬유, 젤 또는 스폰지 내에서 세포를 성장시키는 것을 포함합니다. 또는 기술자는 식물의 세포를 탈 셀라 제이션 (decellularization) 과정에서 씻어 낼 수 있습니다. 동물 세포가 남아있는 셀룰로오스 골격을 다시 채운다..
일단 연구자가 실제로 잘 작동하는 재료와 방법을 찾으면 더 큰 배치를 만들려고 노력할 것입니다. 그 시점에서, 그것은 배양 된 육류 제품이 경작 된 육 제품과 가격 경쟁력을 가질 수 있도록 비용을 낮추고 프로세스를 확대하는 게임이 될 것입니다.
신생 기업들이 그들의 미트볼, 소시지 및 버거를 선보이는 것은 언제나 신나는 일입니다. 그러나 나는 앞으로 무엇을 기대하고있다. 더 많은 연구, 시간, 자금 및 행운이있는 교양 고기 메뉴 2.0에는 많은 육식 동물이 알고 사랑하는 스테이크와 돼지 고기 찹쌀이 포함됩니다.
저자에 관하여
Natalie R. Rubio, 셀룰러 농업 박사 과정 후보자, 터프 츠 대학
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