Nie słabnie zainteresowanie tematem syntetycznego zamiennika mięsa. Na pierwszy rzut oka wydaje się, że to produkt idealny, powstaje bez cierpienia zwierząt, nie obciąża zasobów planety, a jednocześnie posiada wszelkie cechy mięsa naturalnego. Warto jednak oddzielić mity, często marketingowej proweniencji, od tego co na ten temat mówi nauka.

Pomysł wytwarzania sztucznego mięsa, rzucił w zeszłym wieku Winston Churchill. Na prezentację pierwszego produktu z hodowli komórkowej trzeba jednak było czekać do 2013 r. Pomimo tego, że koszt jego produkcji był gigantyczny, wydawało się, że właśnie połączono niemożliwe dotychczas do pogodzenia elementy: ograniczenie utrzymywania i zabijania zwierząt z wyżywieniem rosnącej liczby ludności na świecie, że rozwiązanie tzw. paradoksu mięsa (ang. meat paradox) czyli obiekcje etyczne, a jednocześnie chęć jedzenia mięsa jest na wyciągnięcie ręki. Dziś, po niemal 10 latach, optymizm ulatuje. Pomimo intensywnych badań i publikowanych w mediach doniesień o kolejnych przełomach skala problemów związanych z produkcją sztucznego mięsa nie maleje.

Ile mięsa w mięsie?                     

Dla każdego konsumenta mięso to bogactwo aromatów, smaków, jego struktura. Z naukowego punktu widzenia mięso to, poza komórkami mięśniowymi liczne komórki tłuszczowe, tkanka łączna i naczynia krwionośne. To dopiero ich wzajemne proporcje tworzą tak cenione bogactwo doznań kulinarnych.

Tymczasem mięso syntetyczne to prosta, sztucznie wyhodowana monokultura. Nie ma w niej dodatkowych komórek tłuszczowych, delikatnych chrząstek, które nadają smakowitość mięsu. Pojawia się także problem z tak prozaicznym elementem jak barwa mięsa. Uzyskane in vitro włókna mięśniowe są żółte, nie różowoczerwone. To jednak problem natury estetycznej. Prawdziwy wyzwaniem jest odwzorowanie wartości odżywczych mięsa, bogactwa aminokwasów, składników mineralnych, witamin i innych związków bioaktywnych, ważnych dla zdrowia. Powstały sztucznie produkt wymaga więc suplementacji, co wpływa nie tylko na smak ale obniża walory zdrowotne produktu i podnosi jego cenę.

Mięso bez cierpienia?

Jak dotąd, najszybciej sztuczne mięso można uzyskać z użyciem izolowanych komórek macierzystych. Brzmi fantastycznie, ale komórki macierzyste trzeba pozyskać od zwierząt w rzeźni lub poprzez biopsję. Biopsja kojarzy się pobraniem odrobiny tkanki za pomocą igły. Niestety, w produkcji mięsa taka próbka to o wiele za mało dla masowej produkcji. Rozwiązaniem jest albo unieśmiertelnianie komórek poprzez modyfikacje genetyczne, albo pobieranie większych ilości tkanek. To ostatnie musi jednak skończyć się śmiercią zwierzęcia – dawcy. Pozostaje wybór albo wycinanie rozległych tkanek z ciała zwierzęcia albo jego humanitarny ubój jak dzieje się przy pozyskiwaniu tradycyjnego mięsa. A to nie jedyny dylemat. Hodowla miocytów (komórek mięśniowych) wymaga także zastosowania kilkuprocentowego dodatku surowicy płodowej (najczęściej płodów cieląt). Na wytworzenie sztucznego mięsa na pierwszego hamburgera zużyto około 50 litrów surowicy, co według szacunków wymagało zebrania krwi od 91 do 333 płodów bydlęcych! Jej obecność jest niezbędna, gdyż surowica płodowa obfituje w m.in. szereg hormonów, czynników wzrostowych i cytokin niezbędnych dla stymulacji podziałów komórkowych. Dotąd nie udało się znaleźć równie skutecznego stymulatora wzrostu komórek jak surowice płodów, ale uzyskanie takiej surowicy wiąże się z ich zabijaniem.

Czy produkcja sztucznego mięsa uratuje środowisko?

Według naukowców komórki macierzyste mogą być pobierane także z innych tkanek niż tkanka mięśniowa, problemem staje się utrzymanie ich przy życiu i pobudzenie do podziałów. Stworzenie takich warunków wymaga energii elektrycznej (odpowiednio 2 i 5 razy więcej prądu niż w chowie drobiu i bydła mlecznego), a także wody i substancji odżywczych. Obecnie typową technologią jest hodowla komórek macierzystych w bioreaktorach, w ściśle kontrolowanych warunkach środowiskowych. Uzyskiwane są cienkie warstwy około milimetrowej grubości, które nakłada się na siebie. Jednak i ta produkcja wymaga zużycia znacznej ilości wody. Przy tym woda ta musi spełniać najwyższe wymogi czystości chemicznej i mikrobiologicznej. Do przemysłowej produkcji sztucznego mięsa tej „superczystej” wody będzie potrzeba odpowiednio 25 do 100 razy więcej niż wody w chowie drobiu i bydła mlecznego. To także olbrzymie zużycie składników pokarmowych (aminokwasów, peptydów, kwasów tłuszczowych, glukozy, związków mineralnych i witamin) do odżywiania komórek. Wszystko o absolutnej czystości chemicznej i biologicznej. To właśnie koszt wytworzenia odżywek dla hodowli tkankowych będzie najważniejszym czynnikiem ograniczającym produkcję sztucznego mięsa na skalę przemysłową. Uzyskanie wysokiej czystości substratów dla hodowli komórkowych wymaga zastosowania wielu kosztownych technologii ich oczyszczania, kontroli jakości oraz dużych ilości energii (i oczywiście dużo superczystej wody). A to nie wszystko. Do produkcji mięsa potrzebne są biostymulatory takie jak hormony (np. insulina, hormony tarczycy, hormon wzrostu) i czynniki wzrostowe. Również sporym problemem jest konieczność stosowania antybiotyków. W tradycyjnym chowie zwierząt gospodarskich łatwo jest po prostu wprowadzić okres karencji i pozbycie się pozostałości antybiotyków z mięsa. Oczyszczenie kultur miocytów z antybiotyków i ich metabolitów jest o wiele trudniejszym zadaniem.

Sztuczne mięso a produkcja gazów cieplarnianych

Naukowcy nadal dyskutują, czy hodowla sztucznego mięsa rzeczywiście korzystnie wpłynie na środowisko. Zdaniem Tuomisto i de Mattos produkcja tony mięsa in vitro ma o 7–45% niższe zużycie energii (jedynie produkcja drobiarska ma niższe), 99% niższe zużycie gruntów oraz 82–96% mniejsze zużycie wody. Haczyk tkwi w tym, że te wyliczenia opracowano dla bioreaktora pracującego na pożywce z glonów. Oznacza to, że do obciążeń środowiskowych powinno się wliczać poza produkcją sztucznego mięsa, także produkcję biomasy alg. Nawet jeśli produkcja sztucznego mięsa będzie w mniejszym stopniu oddziaływała na środowisko niż produkcja bydła, to bezpośrednie zużycie energii jest dużo wyższe niż tradycyjnej produkcji zwierzęcej. Sztuczne mięso nie wydaje się dawać korzyści w porównaniu do produkcji jaj czy mięsa drobiowego. Lynch i Pierrehumbert porównali wpływ hodowli komórkowych i chowu bydła na produkcję głównych gazów cieplarnianych. Z wyliczeń wynika, że w długiej perspektywie hodowla sztucznego mięsa może przynieść więcej szkody niż chów bydła mięsnego, gdyż sumaryczna emisja gazów cieplarnianych jest zbliżona, ale u bydła znaczną część emisji stanowi metan, który nie ulega kumulacji w odróżnieniu do CO₂. Natomiast w hodowli sztucznego mięsa CO₂ jest jedynym gazem cieplarnianym. Według innych wyliczeń produkcja sztucznego mięsa emituje 5–6 razy więcej CO₂ niż produkcja drobiarska czy mleka.

Podsumowując, autorzy opracowania dotyczącego sztucznego mięsa użyli metafory związanej z jego produkcją. Widok nowoczesnego, wspaniałego basenu to jeszcze za mało, żeby oddać do niego efektowny skok na główkę. Warto sprawdzić, czy jest w nim woda.

Opracowano na podstawie publikacji pt. „Wyzwania związane z produkcją sztucznego mięsa” autorstwa Romualda Zabielskiego i Joanny Zarzyńskiej z 2020r.

Literatura:

1. Alexander P., Brown C., Arneth A., Dias C., Finnigan J., Moran D., 2017: Could consumption of insects, cultured meat or imitation meat reduce global agricultural land use? Glob Food Secur., 15, 22e32.
2. Buscemi S., Nicolucci A., Mattina A., Rosafio G., Massenti F.M., Lucisano G., Galvano F., Amodio E., Pellegrini F., Barile A.M., Maniaci V., Grosso G., Verga S., Sprini D., Rini G.B., 2013: Association of dietary patterns with insulin resistance and clinically silent carotid atherosclerosis in apparently healthy people. Eur. J. Clin. Nutr., 67, 1284–1290.
3. EPRS European Parliamentary Research Service. Kurrer C., Lawrie C., 2018: At glance Scientific Foresight: What if all our meat were grown in lab? PE614.538.
4. Kim E., Coelho D., Blachier F., 2013: Review of the association between meat consumption and risk of colorectal cancer. Nut. Res, 33, 983–994.
5. Lynch J., Pierrehumbert R., 2019: Climate impacts of cultured meat and beef cattle. Front Sustain Food Syst., 3.
6. Mattick C.S., Landis A.E., Allenby B.R., Genovese N.J, 2015: Anticipatory life cycle analysis of in vitro biomass cultivation for cultured meat production in United States. Environ. Sci. Technol. 49 (19): 11941–9.
7. Mohorčicha J., Reese J., 2019: Cell-cultured meat: Lessons from GMO adoption and resistance. Appetite, 143, 104408.
8. Orzechowski A., 2015: Artificial meat? Feasible approach based on the experience from cell culture studies. J. Integr. Agric., 14 (2), 217–221.
9. Pluhar E.B., 2010: Meat and morality: Alternatives to factory farming. J. Agric. Environ Ethics, 23, 455–468.
10. Post M.J., 2013: Cultured beef: medical technology to produce food. J. Sci Food Agr., doi: 10.1002/jsfa.6474.
11. Sharma S., Thind S.S., Kaur A., 2015: In vitro meat production system: why and how? J. Food Sci. Technol. 52 (12), 7599–7607.
12. Tobler C., Visschers V.H.M., Siegrist, M., 2011: Eating green. Consumers’ willingness to adopt ecological food consumption behaviors. Appetite, 57 (3), 674–682. https://doi.org/10.1016/j.appet.2011.08.010.
13. Tuomisto H.L., de Mattos M.J.T., 2011: Environmental impacts of cultured meat production. Environ. Sci Technol, 45 (14), 6117–6123. https://doi.org/10.1021/es200130u.
14. Tuomisto H.L., 2019: The eco-friendly burger. Could cultured meat improve the environmental sustainability of meat products? EMBO Reports, 20, e47395. | DOI 10.15252/embr.201847395