A műhús sem környezetbarát, de itt van a megoldás!

A műhús tömeges előállításához jelenleg nincsenek fenntartható, zöld technológiák, így a jelenlegi laboratóriumi műhús „termelés” igen magas karbonlábnyommal jár. A neves Nature magazin friss tudományos cikke szerint azonban japán kutatók megoldást találtak a mikroalgák használatával. Ezt az új rendszert később akár a földön, a műhús iparágban, akár egy jövőbeli Holdbázison (ahová drága az ételek szállítása) be is vethetnek.

A műhús, azaz a laboratóriumban tenyésztett hús előállítása állati sejtekből indul, amelyeket tápanyagokban gazdag közegben tenyésztenek. Ezeket a sejteket úgynevezett növekedési faktorokkal ösztönzik, hogy izomszövetté alakuljanak. Amikor a szövetek megérnek, betakarítják és feldolgozzák hús termékekké. Az első laboratóriumban termesztett hamburger 2013-ban készült el, és 2023-ra az Egyesült Államokban már engedélyezték az ilyen húsok értékesítését.

Tatsuya Shimizu, a Tokiói Nők Orvosi Egyetemének Fejlett Biomedikai Mérnöki és Tudományi Intézetének professzora szerint a laboratóriumban termesztett hús továbbra is gabonafélékre támaszkodik, hogy biztosítsa a közeg tápanyagait, valamint a húsipar melléktermékére, a magzati borjú szérumra, amely fontos növekedési faktorokat tartalmaz. Mindkettő jelentős környezeti hatással bír.

Shimizu és kollégái szerint a megoldás részben a mikroalgákban, ezekben az egysejtű, fotoszintetizáló organizmusokban rejlik.

„A laboratóriumi hús csökkenti az állatok etetésére használt gabonafélék mennyiségét és a tehenek metánkibocsátását” – mondja Shimizu. Azonban a hagyományos tenyészközegekben használt glükóz nagy része olyan gabonafélékből származik, mint a kukorica és a búza, amelyek jelentős környezeti hatással bírnak. „Például a gabonatermesztés víz, műtrágyák és növényvédő szerek használatát igényli” – magyarázza Shimizu.

Ezzel szemben a mikroalgák termesztése nem igényel műtrágyákat és növényvédő szereket, és minimális vizet pazarol. Ráadásul olyan területeken is termeszthetők, amelyek nem alkalmasak mezőgazdaságra, például városi területeken. Shimizu szerint a mikroalgák olyan glükózt biztosíthatnak, amelynek sokkal kisebb a környezeti lábnyoma, mint a gabonákból származó glükózé.

A japán kutató csapat két különböző mikroalgával, a Chlorococcum littorale és az Arthospira platensis fajokkal dolgozott. Sikeresen vontak ki glükózt fagyasztva szárítással, majd savval és hővel történő kezeléssel hoztak létre egy kivonatot.

Egy másik stratégiát alkalmazva a csapat 20 aminosavból 18-at tudott kinyerni a Chlorella vulgaris nevű mikroalgafaj kivonataiból, amelyek szükségesek a fehérjeszintézishez. Amikor ezeket az algakivonatokat izomsejtekhez adták állatkísérletekben, azok ugyanolyan jól támogatták a sejtek növekedését, mint a hagyományos közeg.

„Energiahatékonyság szempontjából, a folyamat minden lépésében tízszer hatékonyabb az energiaátalakítás, ha mikroalgákat használunk gabona helyett”

– mondja Yuki Hanyu, a műhús előállításával foglalkozó japán vállalat, az IntegriCulture Inc. vezérigazgatója, Shimizu főnöke.

A mikroalgák helyettesíthetik a gabonát

Miután bebizonyosodott, hogy a mikroalgák helyettesíthetik a gabonából származó tápanyagokat, a csapat a folyamat egyéb részeit is megvizsgálta. Gyorsan rájöttek, hogy ha

a műhús akár csak a világ lakosságának egy részét is ellátná fehérjével, a termelés során keletkező hulladék jelentős lenne.

Különösen a használt tenyésztőközegek kidobása pazarló, mivel értékes vegyületek maradnak benne. Shimizu tesztjeiben a hagyományos közeg glükóztartalmának 22%-a maradt meg három napnyi kísérleti izomsejtekkel való tenyésztés után. Hasonlóképpen, a közegben biztosított aminosavak 60%-a és a kálium 99%-a maradt felhasználatlanul. A közeg végül kidobásra kerül, mivel olyan anyagok is képződnek benne, amelyek károsak a tenyésztett sejtekre – elsősorban ammónia és tejsav.

Shimizu és csapata ismét a mikroalgákhoz fordult, de más célból. Megállapították, hogy a használt közegben termesztett Chlorococcum littorale vagy Chlorella vulgaris mikroalgák képesek voltak eltávolítani az ammónia akár 80%-át és a foszfor 16%-át.

A műhús tenyésztése után maradó tejsav nehéz dió

Ám a tejsav eltávolításához más megközelítésre volt szükség, mivel ez nem olyan metabolit, amelyet a legtöbb mikroalga természetes módon felhasznál. Tomohisa Hasunumával, a japán Kobe Egyetem Mérnöki Biológiai Kutatóközpontjának igazgatójával együttműködve ezért a kutatók az Escherichia coli L-laktát-dehidrogenáz génjét vezették be a Synechococcus mikroalgákba. Ez lehetővé tette, hogy a mikroalgák felhasználják a használt közegben lévő tejsavat, és azt piruváttá alakítsák, amelyet a sejtek glükózzá alakíthatnak.

Amikor ezt az újrahasznosított közeget visszavezették korábban tenyésztett izomsejtekhez, a sejtek száma három nap alatt négyszeresére nőtt,

ami azt mutatja, hogy ez a megoldás hatékonyan támogatja a sejtnövekedést.

„Eddig sikerült kétszer újrahasznosítanunk ugyanazt a közeget, és jelenleg azon dolgozunk, hogy hány alkalommal lehet újrahasznosítani” – mondja Hasunuma.

Cukor, azaz glükóz kell a műhús sejteknek

A laboratóriumban termesztett hús előállításához általában növényeket használnak fel, hogy olyan tenyészközeget hozzanak létre, amely glükózt biztosít energiaforrásként a sejtek számára, így ez nem teljesen környezetbarát megoldás.

A laboratóriumi hús készítése tehát állati sejtekből indul, amelyeket tápanyagban gazdag közegben tenyésztenek.

Shimizu szerint a mikroalgák glükózt biztosíthatnak, amelynek sokkal kisebb a környezeti lábnyoma, mint a gabonákból származó glükózé.

A műhús tenyésztése során mikroalgák helyettesíthetik a gabonát

Miután bebizonyosodott, hogy a mikroalgák helyettesíthetik a gabonából származó tápanyagokat, a csapat a folyamat egyéb részeit is megvizsgálta. Gyorsan rájöttek, hogy ha a laboratóriumi hús akár csak a világ lakosságának egy részét is ellátná fehérjével, a termelés során keletkező hulladék jelentős lenne.

A műhús puzzle utolsó darabja

A puzzle utolsó darabja — ahol a mikroalgák nem segíthettek — a növekedési faktorok biztosítása volt, amelyek szükségesek az izomsejtek növekedéséhez, beleértve az inzulinszerű növekedési faktorokat és a májsejtnövekedési faktorokat. Hagyományosan ezeket a tényezőket magzati borjú szérumból nyerik, amely a tehén magzatok véréből származik. A szérum a húsipar mellékterméke, de természetesen a magzatok vérének használata etikai aggályokat vet fel.

Ehelyett Shimizu az IntegriCulture céggel együttműködve úgynevezett kondicionált közeg használatát vezette be. Ez egy olyan sejttenyésztő közeg, amelyet haszonállatok szerveiből, például májból vagy placentából származó sejtekkel inkubáltak, amelyek a szükséges növekedési faktorokat kiválasztják a közegbe, így elkerülhető a borjú embriók használata.

„Ez az új közeg megszünteti a növekedési faktorok más forrásokból történő kinyeréséhez szükséges tisztítási folyamatot, ami egyben hatékonyabbá is teszi az egész folyamatot” – magyarázza az IntegriCulture vezérigazgatója, Hanyu. A mikroalgákkal kapcsolatos előrelépésekkel együtt ezek az innovációk egy rendszert alkotnak, amelyet „körkörös sejttenyésztési rendszernek” (circular cell culture system-nek) neveztek el. Az azonnali cél egy 30 négyzetméteres zárt rendszer létrehozása, amely napi egy kilogramm tenyésztett húst állít elő. E tesztkörnyezet, illetve próbagyártás 2030-ra valósulhat meg a mai tervek szerint.

A kutatók az első eredményeikre építenek, mint az élelmiszerrendszerek fenntarthatóbbá tételét célzó kilenc államilag finanszírozott projekt egyikének résztvevői. Shimizu csapata a japán nemzeti Space Development Utilization Acceleration Program (Űrfejlesztési Hasznosítási Gyorsító Program), azaz a „Stardust Program” része. Azt vizsgálják, hogy a körkörös sejttenyésztési rendszerek egy nap biztosíthatják-e az élelmet a Hold felszínén hosszabb ideig tartó tartózkodások során.

Az eredeti anyag itt olvasható (angol nyelven):

https://www.nature.com/articles/d42473-024-00083-6

Fotó (illusztráció) – Unsplash

Írja meg Facebook oldalunkra, hogy mit gondol a műhús témáról!

https://www.facebook.com/greenponthu/