Культивируемое мясо: как ростовские ученые печатают котлеты из кролика на 3D-принтере
фото: freepik.com

Культивируемое мясо: как ростовские ученые печатают котлеты из кролика на 3D-принтере

Автор проекта по созданию культивируемого мяса в Ростове-на-Дону, старший преподаватель ДГТУ Сергей Головин рассказал «Деловой газете Юг», как при помощи 3D-биопринтера ростовские ученые печатают котлеты из культивированного мяса кролика и для чего понадобилось производить гибридные продукты

Культивируемое мясо — это будущее, которое уже наступило, уверен старший преподаватель кафедры «Биоинженерия» Донского государственного технического университета (ДГТУ) Сергей Головин.

Он рассчитывает, что через 10-20 лет такой продукт будет конкурировать на полках отечественных магазинов с традиционным мясом. Пока же разработка продуктов питания с использованием клеточных технологий и тканевой инженерии — часть учебной программы по подготовке биоинженеров в ДГТУ.

Донорские клетки кролика вырастают до мясной ткани

Научные работы в области разработки культивируемого мяса финансируются университетом в рамках программы «Приоритет-2030», а также Фондом поддержки инноваций и молодежных инициатив Санкт-Петербурга в рамках гранта Blue Sky Research-2023.

Всего за два года исследований в лаборатории ДГТУ вырастили около 200 грамм клеточной массы. Для презентации работы ученые создали три 12-граммовые котлеты, которым придали необычную форму при помощи 3D-биопинтера.

«Суть технологии заключается в том, что мы при помощи биопсии берем у животного-донора стволовые клетки, размножаем их в лабораторных условиях, а затем дифференцируем до «мясных» клеток: мышечных, жировых, соединительнотканных и сосудистых. После этого мы формируем из этой массы структуру, похожую на мясо, — рассказывает Сергей Головин. — Наша «котлета», собственно, никогда котлетой не являлась. Это, скорее, высокотехнологичное мясное блюдо. Мы взяли в качестве донора клеток кролика, поскольку это самое большое «съедобное» лабораторное животное, которое мы могли разместить в нашем виварии на время эксперимента». 

Фото предоставлено пресс-службой ДГТУ
Фото предоставлено пресс-службой ДГТУ

По его словам, «мясные» клетки ученые культивируют на микроносителях из растительного белка с целью формирования маленьких крупинок, похожих на фарш. К ним добавляют гидрогель и при помощи 3D-биопринтера печатают ячеистые прямоугольники, «дозревающие» в инкубаторе и приготовленные путем обжаривания на сковороде в растительном масле.

«Нашей задачей было не массовое производство котлет, что невозможно в лабораторных условиях, — поясняет Сергей Головин. — Мы разрабатывали технологию, модифицировали ее под наши реалии и проводили ряд исследований свойств готового продукта, для этого не нужны большие объемы и количество».

Культивируемое мясо — безопасный продукт?

Как отметил ученый, получить в биореакторе большую массу клеток технологически несложно. А вот воссоздать из этого мясного пюре привычную для потребителя структуру с плотностью и консистенцией мяса – задача серьезная. Разные разработчики решают ее по-своему. 

Ростовские ученые показали возможность применения разных методов клеточной биологии и тканевой инженерии для создания принципиально новых продуктов питания. Таким способом ученые могут изготовить обычную котлету, начинку для пельменей или колбасу. Однако у потребителя возникает вопрос о безопасности нового продукта.

«У нас есть понимание, что мясо, получаемое сейчас традиционным способом — животноводством — далеко не безвредный продукт, — подчеркивает Сергей Головин. — Оно потенциально может содержать антибиотики, гормоны, токсины, патогенные бактерии, вирусы и прионы. При этом почти аналогичное по клеточному составу мясо, выращенное в стерильных контролируемых условиях в биореакторе, будет гораздо более «чистым» продуктом».

Фото предоставлено пресс-службой ДГТУ
Фото предоставлено пресс-службой ДГТУ

Промышленное и лабораторное мясо

Сейчас все производство культивируемого мяса можно разделить на две категории: промышленное и лабораторное. Для промышленного, где ключевым параметром является выход конечного продукта, используются огромные биореакторы и налажены технологические линии. 

В лабораториях же проводятся работы по усовершенствованию технологии, поиску все более дешевых компонентов питательной среды для клеток и способов воссоздания структуры мяса. Подобные разработки в России ведут только три группы ученых, включая ростовский вуз.  

«Сейчас мы хорошо умеем делать культивируемое мясо в виде фарша, — отметил Сергей Головин. — Это уже большое достижение, так как из мясного фарша можно изготовить очень большой ассортимент полуфабрикатов, но, конечно, мечта любого разработчика сделать стейк».

Биореакторы – это дорогостоящее оборудование, минимальная цена самого простого лабораторного биореактора для исследовательских задач составляет около 3 млн рублей. Помимо биореактора требуется еще клеточная лаборатория с обученным персоналом, реактивами и расходными материалами. Минимальная стоимость самой простой такой лаборатории в России — от 10 млн рублей.

Котлета почти за 300 тыс. евро

Вузовские ученые пока не занимались экономическими просчетами в рамках своего проекта. Однако могут назвать цену котлеты, которую в 2013 году представил фармаколог и профессор Маастрихтского университета Марк Пост. Самый первый бургер с котлетой из мяса, выращенного в лаборатории из клеток коровы, стоил 292 тыс. евро – это цена его почти пятилетней разработки. За десять лет стоимость подобных котлет, которые уже продаются в магазинах Сингапура и США, сократилась до 8 долларов. 

фото предоставлено пресс-службой ДГТУ
фото предоставлено пресс-службой ДГТУ

«Да, это еще дороже традиционного мяса, но за 10 лет стоимость невероятно снизилась, — справедливо отмечает ростовский ученый. — Здесь можно провести аналогию со смартфонами: первые модели стоили огромных денег и выпускались в ограниченных количествах. Сегодня же трудно найти человека без этого устройства, причем скорее всего он сменил уже несколько. Как только в технологии начинают инвестировать, как только появляется инфраструктура и запрос со стороны массового потребителя — продукт технологии дешевеет».

Сергей Головин надеется, что через 10-20 лет культивируемое мясо будет конкурировать на полках отечественных магазинов с традиционным. 

При этом, добавляет ученый, технология культивируемого мяса направлена не на полную замену традиционного мяса животных. Необходимость культивирование мяса он обосновывает стремительно растущим населением Земли, которое сегодня составляет более 8 млрд человек. Из них 1 млрд — страдает от голода, отмечает Сергей Головин.

«Взрослому человеку в сутки требуется примерно 80 грамм белка. Если мы возьмем 8 млрд и умножим на 80 грамм, то получится 640 тыс. тонн белка в день! – приводит точную статистику ростовский ученый. — Такое количество содержится, например, в 5 млн коров или 1,5 млрд кур».

По словам исследователя, темпы производства в современном животноводстве уже не могут обеспечить население таким количеством продукта. Культивированное мясо, по мнению Сергея Головина, позволит восполнить дефицит.

Кроме того, отмечает ученый, традиционное животноводство — один из наиболее вредных видов производства. Сложно это понять, глядя на буренку, мирно жующую траву на зеленом лугу. Однако в некоторых странах до 30% выбросов всех парниковых газов связаны с содержанием сельскохозяйственных животных. Большую часть этих газов выделяют коровы при переваривании растительной пищи. Каждая корова в год выделяет 2,5 тонны только углекислого газа, но есть и другие. А всего в мире постоянно живет примерно 1 млрд коров.

Помимо этого, большая часть всей пресной воды на планете используется в сельском хозяйстве: это полив растений, которыми питаются животные, водопой животных и так называемая техническая вода, которую используют на заводах. Было подсчитано, что для производства одного килограмма говядины тратится до 15 тыс. литров воды. Чтобы было легче представить: это 780 бутылей из кулера.

Стоит отметить, что около 70% всех сельскохозяйственных земель используется для животноводства. Это земля, на которой растет корм для животных, а также земля, на которой животные пасутся. Чем больше животных, тем больше нужно земли.

Поэтому, отмечает ростовский ученый, когда он слышит слова о «натуральном, экологически чистом мясе», ему становится немного грустно.

В России в настоящее время продукты из культивируемого мяса не зарегистрированы и не продаются. Есть несколько разрозненных исследовательских групп, которые занимаются разработками в этой области, основная часть которых — инициативы частных коммерческих компаний. Пока этого недостаточно, чтобы надзорные органы вообще увидели объект контроля и начали готовить нормативную базу. Сюда же можно отнести низкий горизонт планирования отечественных инвесторов, неготовность общества к принятию технологии, отсутствие специалистов, инфраструктуры и интереса со стороны бизнеса. 

«В мире существуют уже десятки компаний-производителей культивируемого мяса. Разработки ведут не отдельные лаборатории, а целые институты. Ряд стран имеет государственные программы по развитию этой отрасли, а объемы инвестиций растут с каждым годом. Самыми крупными инвесторами являются представители мясной промышленности, — отмечает Сергей Головин. — Странно делать вид, что ничего не происходит. Культивируемое мясо — это будущее, которое уже наступило. Ему нужно не сопротивляться, а готовиться к нему: готовить специалистов и инфраструктуру, чтобы рано или поздно не оказаться в технологической и ресурсной зависимости от наших зарубежных партнеров. Мы неизбежно будем вынуждены употреблять культивируемое мясо. И хотелось бы, чтобы оно было отечественного производства».

Пока разработка культивируемого мяса — только часть учебной программы, но ученый уверен, что как только первые специалисты выйдут на рынок труда, они неизбежно начнут создавать новые лаборатории, стартапы, малые предприятия и так далее. Поэтому сейчас в вузе делают ставку на подготовку специалистов, а заодно и доказательной базы безопасности этого продукта для регулирующих органов, которые будут создавать нормативную базу.

Анастасия Талызина