Daging yang Sudah Dikembangbiakkan Sampai Saat Ini Menjadi Burger - Tantangan Besar Selanjutnya adalah Steak Bebas-Hewan

Daging yang Sudah Dikembangbiakkan Sampai Saat Ini Menjadi Burger - Tantangan Besar Selanjutnya adalah Steak Bebas-Hewan
Daging masa depan mungkin sangat berbeda dari daging masa lalu. Stanley Kubrick, fotografer, Koleksi Foto Majalah LOOK, Perpustakaan Kongres, Divisi Cetakan & Foto, LC-USZ6-2352., CC BY-ND

Daging yang Anda makan, jika Anda seorang karnivora, berasal dari otot hewan. Tetapi hewan terdiri lebih dari sekadar otot. Mereka memiliki organ dan tulang yang tidak dikonsumsi kebanyakan orang Amerika. Mereka membutuhkan makanan, air, ruang dan koneksi sosial. Mereka menghasilkan limbah.

Peternak menghabiskan banyak energi dan sumber daya untuk menumbuhkan organisme yang kompleks, menciptakan limbah dalam prosesnya, hanya untuk fokus pada potongan daging yang menguntungkan yang dapat mereka panen.

Akan lebih mudah, lebih manusiawi, kurang boros, untuk menghasilkan hanya bagian yang diinginkan orang. Dan dengan biologi sel dan rekayasa jaringan, dimungkinkan untuk hanya menumbuhkan jaringan otot dan lemak. Ini disebut daging berbudaya. Para ilmuwan memberikan sel dengan input yang sama yang mereka butuhkan untuk tumbuh, di luar hewan: nutrisi, oksigen, kelembaban dan sinyal molekuler dari tetangga sel mereka.

Sejauh ini peneliti sudah tandan sel yang dibudidayakan yang bisa diubah menjadi daging olahan seperti burger atau sosis. Teknologi daging yang dibudidayakan ini masih dalam tahap awal penelitian dan pengembangan, karena prototipe ditingkatkan dan diperbaiki untuk mempersiapkan tantangan komersialisasi. Tetapi para ahli bioenergi mengambil tantangan berikutnya yang lebih berat: menumbuhkan potongan daging yang terstruktur seperti steak atau potongan daging ayam.

Terbuat dari daging apa

Jika Anda melihat sepotong daging mentah di bawah mikroskop, Anda dapat melihat apa yang Anda makan pada tingkat sel. Setiap gigitan adalah matriks sel otot dan lemak, yang bertautan dengan pembuluh darah dan disulap oleh jaringan ikat.

Sel-sel otot penuh dengan protein dan nutrisi dan sel-sel lemak penuh dengan lemak. Kedua tipe sel ini berkontribusi pada sebagian besar rasa dan cita rasa pengalaman karnivora saat menggigit burger atau steak.

Daging yang Sudah Dikembangbiakkan Sampai Saat Ini Menjadi Burger - Tantangan Besar Selanjutnya adalah Steak Bebas-Hewan
Bagian kalkun diwarnai untuk menunjukkan jaringan otot rangka tingkat organisasi seluler - juga dikenal sebagai daging. Natalie Rubio

Pembuluh darah memasok jaringan hewan dengan nutrisi dan oksigen selama masih hidup; setelah disembelih, darah menambahkan nuansa umami yang unik, metalik pada daging.

Jaringan ikat, yang terdiri dari protein seperti kolagen dan elastin, mengatur serat otot menjadi bundel yang sejajar, berorientasi pada arah kontraksi. Jaringan ikat ini berubah selama memasak dan menambah tekstur - dan rawan - pada daging.

Tantangan bagi para peneliti pertanian seluler adalah meniru kerumitan daging ini dari bawah ke atas. Kita dapat menumbuhkan sel-sel otot dan lemak dalam cawan petri - tetapi pembuluh darah dan jaringan ikat tidak secara spontan dihasilkan seperti pada hewan. Bagaimana kita bisa merekayasa biomaterial dan bioreaktor untuk memberikan difusi nutrisi dan mendorong organisasi sehingga kita berakhir dengan potongan daging yang tebal dan terstruktur?

Burger daging-budidaya adalah langkah pertama

Untuk membuat daging yang dibudidayakan, para peneliti mengambil sejumlah kecil jaringan dari sapi, babi atau ayam dan mengisolasi sel-sel individual. Kemudian, ahli biologi seperti saya memasukkan sel-sel ke dalam labu plastik dan memberi mereka nutrisi, oksigen, dan kelembaban sambil menempatkannya pada suhu tubuh. Sel-sel bahagia dan dapat membelah secara eksponensial, menciptakan lebih banyak sel.

Ketika ditanam di plastik, sel-sel akan terus membelah sampai mereka ada di semua area permukaan yang tersedia. Ini menghasilkan lapisan padat yang tebalnya satu sel. Setelah sel berhenti membelah, mereka mulai matang. Sel-sel otot bergabung bersama untuk membuat serat otot yang panjang dan sel-sel lemak mulai memproduksi lipid. Para peneliti dapat menggabungkan banyak sel ini bersama-sama untuk membuat produk daging olahan, seperti burger, hot dog, dan sosis.

Sel-sel hewan saja dapat mereplikasi sebagian besar pengalaman daging. Tetapi tanpa pembuluh darah dan jaringan ikat, Anda tidak akan berakhir dengan jaringan tiga dimensi yang teratur - dan itulah yang Anda butuhkan untuk potongan daging yang terstruktur, seperti steak, dada ayam, dan daging.

Untuk mengatasi tantangan ini, para ilmuwan dapat menggunakan biomaterial untuk mereplikasi struktur dan fungsi pembuluh darah (untuk transfer nutrisi dan oksigen) dan jaringan ikat (untuk organisasi dan tekstur). Daerah penelitian ini disebut pengembangan perancah.

Daging yang Sudah Dikembangbiakkan Sampai Saat Ini Menjadi Burger - Tantangan Besar Selanjutnya adalah Steak Bebas-Hewan
Menyediakan beberapa struktur untuk sel-sel untuk tumbuh akan mendapatkan daging dari hamburger sampai steak. Tyler Olson / Shutterstock.com

Perancah adalah bahan rahasia untuk steak

Konsep perancah berasal dari bidang rekayasa jaringan untuk aplikasi medis. Para ilmuwan menggabungkan sel dan perancah untuk menghasilkan biomaterial fungsional untuk penelitian, skrining toksikologi atau implan.

Biomaterial ini dapat mengambil bentuk yang berbeda - film, gel, spons - tergantung pada sifat apa yang diinginkan dalam jaringan yang dihasilkan. Misalnya, Anda bisa menumbuhkan sel-sel kulit pada film kolagen datar untuk membuat cangkok kulit untuk membantu membakar korban atau sel-sel tulang dalam spons hidroksiapatit untuk regenerasi tulang.

Untuk aplikasi medis, perancah umumnya perlu aman untuk implantasi, tidak boleh menyebabkan respons dari sistem kekebalan tubuh, dapat terdegradasi dan mampu mendukung pertumbuhan sel.

Untuk aplikasi makanan, pertimbangan desain perancah berbeda. Mereka harus tetap mendukung pertumbuhan sel, tetapi juga penting bahwa mereka murah, dapat dimakan, dan ramah lingkungan untuk diproduksi. Beberapa biomaterial umum untuk aplikasi makanan termasuk selulosa dari tanaman, karbohidrat yang disebut kitosan dari jamur dan karbohidrat yang disebut alginat dari alga.

Inilah satu "resep" untuk daging budidaya yang saya kerjakan di lab. Pertama, buat scaffold yang sesuai. Isolasi kitosan dari jamur dan larutkan dalam air untuk membuat gel kental. Masukkan gel ke dalam tabung dan biarkan salah satu ujungnya terkena zat dingin, seperti es kering atau nitrogen cair. Seluruh tabung gel perlahan akan membeku, mulai dari ujung yang dingin. Gel beku kemudian dapat dibekukan-kering dengan menarik vakum pada gel pada suhu yang sangat rendah, pada akhirnya menciptakan bahan seperti spons kering. Itu proses pembekuan terarah menciptakan spons dengan pori-pori kecil, panjang, sejajar menyerupai seikat jerami - dan juga jaringan otot.

Daging yang Sudah Dikembangbiakkan Sampai Saat Ini Menjadi Burger - Tantangan Besar Selanjutnya adalah Steak Bebas-Hewan
Proses yang disederhanakan untuk membuat spons kitosan dengan pori-pori sejajar. Natalie Rubio, CC BY-ND

Kemudian, alih-alih menanam daging di plastik pipih, Anda dapat memindahkan sel ke spons tiga dimensi ini untuk menyediakan lebih banyak area permukaan untuk menumbuhkan jaringan yang lebih tebal. Pori-pori juga dapat membantu mendistribusikan nutrisi dan oksigen ke seluruh jaringan. Sejauh ini dengan teknik ini, lab saya telah mampu menghasilkan potongan daging kecil kurang dari satu sentimeter persegi - sedikit kecil untuk memasak tetapi awal yang kuat.

Kemungkinan perancah lainnya termasuk menumbuhkan sel-sel dalam serat berbasis alginat, gel atau spons. Atau teknisi dapat membilas sel tanaman dari tanaman dalam proses yang disebut decellularisasi dan mengisi kembali kerangka selulosa yang tertinggal dengan sel hewan.

Setelah peneliti menemukan bahan dan metode yang bekerja dengan sangat baik, kami akan bekerja untuk membuat kumpulan yang lebih besar. Pada saat itu, ini akan menjadi permainan untuk meningkatkan proses dan menurunkan biaya sehingga produk daging yang dibudidayakan dapat bersaing dengan produk daging ternak.

Itu selalu menarik untuk melihat perusahaan startup debutkan bakso, sosis, dan burger mereka yang berbudaya. Tapi saya melihat ke depan untuk apa selanjutnya. Dengan sedikit riset, waktu, dana, dan keberuntungan, menu daging 2.0 yang dibudidayakan akan mencakup steak dan daging babi yang banyak diketahui dan dicintai oleh karnivora.Percakapan

tentang Penulis

Natalie R. Rubio, Kandidat PhD Pertanian Seluler, Tufts University

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf di

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Dapatkan Terbaru Dengan Email

{Emailcloak = off}