Experts voorspellen dat het produceren van vlees in een laboratorium met behulp van tissue engineering-technieken - of in het laboratorium gekweekt vlees - op een dag een veel duurzamere, qua voedingswaarde gelijkwaardig en zonder de ethische zorgen van de typische vleesproductie. Echter, economisch vlees produceren in een lab blijft een probleem.

Nutsvoorzieningen, Chemische ingenieurs van Penn State suggereren dat het gebruik van computers voor het analyseren van de metabole behoeften van veeteeltcellen - of metabolische modellering op genoomschaal - voedingswetenschappers zou kunnen helpen bij het ontwerpen van processen en groeimedia die vlees produceren op een schaal die geschikt is voor commercialisering.

"Tot op de dag van vandaag blijven alternatieven voor kweekvlees onbetaalbaar, " zei Costas D. Maranas, Donald B. Broughton Professor van de afdeling Chemical Engineering en een medewerker van het Institute for Computational and Data Sciences. "Verreweg de grootste kostenpost zijn de kosten voor de componenten waaruit het celgroeimedium bestaat. Metabolische modellering kan helpen bij het vinden van manieren om met nutriëntencombinaties te komen die goedkoper zijn en beter aansluiten bij de metabolische behoeften van de groeiende cellen. "

Metabolische modellering gebruikt computers om te bepalen hoe genen eiwitten produceren in een organisme, zoals runderen en kippen, zei Patrick Suthers, postdoctoraal onderzoeker in de chemische technologie. Het doel, dan, zou zijn om die informatie te gebruiken om de productie van kweekvlees van hoge kwaliteit en zo kosteneffectief mogelijk nauwkeurig te sturen.

"Ideaal, je de meest goedkope manier wilt gebruiken om groeiende cellen te voeden om de gewenste resultaten te krijgen, "zei Suthers. "Maar, het gaat echt om efficiëntie, dus het hoeft niet per se de snelste groeimedia te zijn. Bijvoorbeeld, je zou een langzamer groeiend medium kunnen hebben, maar het kan aanzienlijk goedkoper zijn om te produceren."

Om vlees te maken met behulp van dit proces, onderzoekers nemen cellen van dieren en vermenigvuldigen deze cellen vervolgens vele malen. Momenteel, dit proces is beperkt tot kleinschalige operaties in laboratoria, waardoor het te duur is voor de gemiddelde consument. Echter, door grotere hoeveelheden vlees te produceren, In het laboratorium gekweekt vlees kan een wenselijker alternatief worden voor de huidige vleesproductie.

"Chemische technologie en metabolische modellering zijn nog niet eerder op dit gebied gebruikt, " zei Suthers. "Wat we hier echt proberen te doen, is kijken naar enkele van de stappen die onderzoekers hebben gedaan voor andere processen en een proces bedenken dat bij dit systeem past."

De onderzoekers, die hun recensie publiceerden in een recent nummer van het Journal of American Institute of Chemical Engineers, suggereren dat het vertrouwen op de huidige vleesproductie toenemende milieu- en gezondheidsproblemen veroorzaakt.

Volgens de onderzoekers is veeteelt is verantwoordelijk voor ongeveer 18% van de uitstoot van broeikasgassen. Vee is direct of indirect goed voor 70% van alle landbouwgrond, goed voor 30% van het landoppervlak van de aarde en voor meer dan 8% van het wereldwijde menselijke watergebruik.

"De hoeveelheid vlees die wordt geconsumeerd neemt toe en als je kijkt naar de hoeveelheid middelen die nodig zijn om aan die vraag te voldoen, inclusief het land en de gewassen die nodig zijn om de dieren te voederen, het heeft een grote impact op het milieu, " zei Suthers. "In de industriële landbouw, er is ook een verhoogde kans dat ziekten, zoals virussen en bacteriën, gaan zich binnen de kudden verspreiden. Runderen produceren ook methaan, dus er zijn enkele klimaateffecten, ook."

Omdat het fokken van vee ook zorgen baart op het gebied van dierenwelzijn, in het laboratorium gekweekt vlees kan een aantrekkelijke optie zijn voor mensen die om religieuze of ethische redenen tegen het eten van vlees zijn, hij voegde toe.

Hoewel het idee van het maken van vlees in een laboratorium voor de meeste mensen moeilijk voor te stellen is, het vergelijken met een brouwerij is misschien een betere manier om het proces te visualiseren, zei Suthers.

"Het klinkt misschien ongewoon, maar, op veel manieren, dit kan vergelijkbaar zijn met een brouwerij, " zei Suthers. "In een brouwerij, je vindt er grote stalen tanks, vaten en andere apparaten, die mensen niet noodzakelijk gelijkstellen aan iets dat op een laboratorium is gebaseerd. Maar dezelfde dingen die mensen in een brouwerij doen om bier of alcohol van mensen te maken, je zou kunnen doen in een lab."

Suthers zei dat er meer werk moet worden verzet om laboratoriumvlees te realiseren, maar hij voegde eraan toe dat de introductie van computermodellen een cruciale stap in die richting is.

"We zijn nog in de beginfase van het samenstellen van de stukken, "zei Suthers. "Maar, we denken dat computermodellering hier een grote impact op kan hebben."