Carne cultivada é carne real cultivada a partir de células animais sem criar ou abater animais. É mais rápida de produzir e pode reduzir as emissões de gases de efeito estufa em até 92%, utilizando 90% menos terra em comparação com a agricultura convencional. O processo envolve cinco etapas principais:
- Seleção e Coleta de Células: As células são retiradas de animais através de biópsias e armazenadas para uso a longo prazo.
- Preparação do Meio de Crescimento: Soluções ricas em nutrientes alimentam as células, com opções econômicas e sem soro agora disponíveis.
- Cultivo em Biorreator: As células crescem em ambientes controlados, escalando de pequenos para grandes biorreatores.
- Desenvolvimento da Estrutura da Carne: Estruturas e impressão 3D criam a textura e estrutura da carne.
- Processamento Final e Verificações de Segurança: A carne é testada para segurança, embalada e preparada para venda.
Tabela de Comparação Rápida
| Aspeto | Carne Cultivada | Carne Convencional |
|---|---|---|
| Tempo de Produção | 2–8 semanas | 6 meses a 2,5 anos |
| Uso de Terreno | 90% menos | Alto |
| Uso de Água | 98% menos | Alto |
| Emissões de Gases de Efeito Estufa | Até 92% menos | Alto |
| Bem-Estar Animal | Sem abate | Requer abate |
A carne cultivada está a transformar a indústria alimentar ao oferecer uma forma mais rápida e sustentável de produzir carne. Com os avanços nas aprovações regulatórias e a redução dos custos de produção, está prestes a tornar-se uma alternativa viável no Reino Unido e além.
Passo 1: Seleção de Células
Escolher as células certas é um passo crucial. Não só influencia a eficiência do processo, como também determina a qualidade do produto final.
Métodos de Coleta de Células
As células são obtidas através de biópsias minimamente invasivas, garantindo que a sua viabilidade seja preservada sob condições rigorosas. As abordagens modernas concentram-se na colheita de células musculares, uma vez que estas formam o componente principal da carne cultivada.
Dan Nelson, Diretor de Produto na CARR Biosystems, partilha:
"Através da nossa plataforma, estamos a apoiar empresas de terapia celular e genética, biológicos e carne cultivada. As empresas de carne cultivada estão atualmente a usar a nossa plataforma para otimizar a separação de células, lavagem e troca de líquidos para edição genética, banco de células, treino de sementes, expansão celular e diferenciação através da colheita de produtos."
Seleção do Tipo de Célula
Quando se trata de produção de carne cultivada, dois tipos principais de células são comumente usados:
| Tipo de Célula | Vantagens | Desvantagens | Melhores Casos de Uso |
|---|---|---|---|
| Células Estaminais Adultas | - Mais fácil de coletar - Diferenciação direta - Mais amplamente aceites eticamente |
- Capacidade limitada de multiplicação - Taxa de crescimento mais lenta |
- Necessidades de produção imediata - Tipos específicos de carne |
| Células Estaminais Pluripotentes | - Potencial de crescimento ilimitado - Podem transformar-se em qualquer tipo de célula - Uso a longo prazo |
- Mais complexas de cultivar - Custos de produção mais elevados - Mais difíceis de diferenciar |
- Produção em larga escala - Produtos de carne versáteis |
Diferentes empresas estão a trabalhar com uma variedade de células iniciais, como células estaminais do músculo esquelético, fibroblastos, células estaminais mesenquimais e células derivadas do tecido adiposo.Desenvolver novas linhas celulares adequadas para a produção pode levar de 6 a 18 meses.
Uma vez estabelecidas as linhas celulares ideais, garantir a sua viabilidade a longo prazo através de um armazenamento adequado torna-se essencial.
Sistemas de Armazenamento Celular
O armazenamento eficaz é fundamental para manter a viabilidade celular e garantir a consistência na produção. A criopreservação a -80°C tem mostrado resultados excelentes. Por exemplo, células miogénicas bovinas mantiveram 97,9% de vitalidade após um ano em criopreservação, sem perda na sua capacidade de crescer ou diferenciar.
Steffen Mueller, Gestor de Negócios Europeu na CARR Biosystems, destaca:
"O importante é começar cedo, caracterizando completamente os parâmetros críticos do processo que influenciam a eficiência e a qualidade da fabricação do produto."
Para manter a qualidade das células, os sistemas de armazenamento adequados dependem de:
- Ambientes com temperatura controlada
- Meios de preservação especializados
- Testes de viabilidade de rotina
- Protocolos rigorosos de prevenção de contaminação
- Registo e documentação detalhados
Aprovações regulatórias recentes destacam o sucesso destes métodos. Em 2024, o Ministério da Saúde de Israel aprovou o produto de carne cultivada da Aleph Farms, enquanto no Reino Unido, a Meatly recebeu autorização para vender frango cultivado como alimento para animais de estimação. Estes marcos sublinham o progresso feito na produção de carne cultivada.
Passo 2: Preparação do Meio de Crescimento
O meio de crescimento forma a espinha dorsal da produção de carne cultivada, fornecendo os nutrientes necessários para o crescimento e desenvolvimento celular.A sua composição não só influencia a eficiência do crescimento celular, como também desempenha um papel na qualidade do produto final. Aqui está uma análise mais detalhada dos seus componentes principais, dos avanços recentes e das abordagens de redução de custos que estão a abrir caminho para a produção em larga escala.
Ingredientes do Meio de Crescimento
Os ingredientes no meio de crescimento são cuidadosamente selecionados para apoiar o desenvolvimento celular e garantir condições ótimas de crescimento:
| Componente | Função | Exemplo |
|---|---|---|
| Glicose | Fonte de energia | Dextrose de qualidade alimentar |
| Aminoácidos | Blocos de construção de proteínas | L-glutamina, aminoácidos essenciais |
| Sais Inorgânicos | Manter o equilíbrio celular | Cloreto de sódio, cloreto de potássio |
| Vitaminas | Apoiar processos metabólicos | Complexo B, ácido ascórbico |
| Tampões | Regular os níveis de pH | Sistemas de HEPES, bicarbonato |
Para alcançar os melhores resultados, estes ingredientes devem ser equilibrados com precisão.A água utilizada nos meios passa por um processamento rigoroso - osmose inversa, desionização e filtração - antes de ser esterilizada com um filtro de 0,22 µm.
Alternativas Sem Soro
A mudança para soluções sem soro tem sido uma viragem para a indústria. Num desenvolvimento importante, a Aleph Farms obteve aprovação do Ministério da Saúde de Israel em janeiro de 2024 para a sua carne cultivada sem soro, marcando um passo significativo em frente.
O Good Food Institute destaca o papel crítico dos meios de crescimento, afirmando:
"O meio de cultura celular é o fator mais importante subjacente ao sucesso a curto prazo da indústria de carne cultivada."
A Mosa Meat, em colaboração com a Nutreco, fez progressos significativos ao substituir 99,2% da sua alimentação celular basal por componentes de qualidade alimentar, mantendo taxas de crescimento celular semelhantes. Estas inovações não estão apenas a avançar a ciência, mas também a ajudar a reduzir custos.
Redução de Custos de Media
Reduzir o custo dos meios de crescimento é essencial para tornar a carne cultivada escalável e acessível. Aqui estão algumas estratégias eficazes que estão a ser empregadas:
- Formulações Otimizadas: Investigadores da Universidade Northwestern conseguiram uma redução de custos de 97% nos meios de células estaminais através de formulações otimizadas e compras em grande quantidade.
- Componentes de Grau Alimentar: Usar ingredientes de grau alimentar em vez de alternativas de grau reagente pode reduzir os custos em até 82% quando comprados em grandes quantidades (escala de 1 kg).
- Métodos de Produção Inovadores: A Believer Meats desenvolveu um meio sem soro que custa apenas £0,50 por litro, substituindo proteínas caras por concentrações otimizadas de componentes mais acessíveis.
IntegriCulture Inc., em parceria com o Grupo JT, também fez progressos ao reduzir o número de componentes de mídia de 31 para 16, incorporando extrato de levedura como uma fonte de aminoácidos mais económica. Estes avanços são vitais para garantir que a produção de carne cultivada possa eventualmente alcançar uma escala económica e sustentável.
Passo 3: Crescimento no Biorreator
Os biorreatores são a espinha dorsal do crescimento celular em ambientes controlados, oferecendo condições precisas e escalabilidade para atender às demandas de produção.
Opções de Biorreatores
Não existe uma abordagem única para todos quando se trata de biorreatores.Diferentes designs atendem a necessidades específicas, cada um com suas próprias vantagens:
| Tipo de Biorreator | Características Principais | Mais Adequado Para |
|---|---|---|
| Tanque Agitado | Mistura mecânica, capacidade até 20.000L | Culturas de suspensão em larga escala |
| Air-Lift | Sem partes móveis, mínimo stress de cisalhamento | Volumes ultra-grandes (>20.000L) |
| Fibra Oca | Superfície para fixação celular, baixo stress mecânico | Crescimento de tecidos especializados |
| Plataforma Oscilante | Mistura suave, sistemas de uso único | Produção em pequena a média escala |
Por exemplo, a Cellular Agriculture Ltd está a desenvolver um biorreator de fibra oca especificamente adaptado para tipos de células de carne cultivada. Isto reflete uma mudança na indústria em direção à criação de equipamentos projetados para estas aplicações, em vez de reutilizar ferramentas farmacêuticas.
Condições de Crescimento
Uma vez escolhido o biorreator certo, manter o ambiente perfeito para o crescimento celular torna-se o foco principal. Os biorreatores modernos estão equipados com sistemas de monitorização avançados para manter os parâmetros críticos sob controlo:
- Temperatura: Mantida estável a 37°C, pois mesmo um ligeiro aumento acima de 38°C pode prejudicar a saúde celular.
- Níveis de pH: Geridos com precisão entre 7,0 e 7,4 com sistemas de tamponamento automáticos.
- Saturação de Oxigénio: Mantida entre 20–50% de saturação de ar para promover o crescimento.
Marie-Laure Collignon, Cientista Sénior de Aplicações de Bioprocessos na Cytiva, destaca a importância destes parâmetros:
"Controlar os parâmetros chave de um biorreator, como temperatura, pH, O2 puro (pO2), agitação e pressão, é essencial para manter as células num ambiente físico e químico, otimizando o seu desempenho."
Escalonamento de Produção
De acordo com a McKinsey, os volumes de produção podem saltar de 1.000–75.000 toneladas até 2025 para impressionantes 400.000–2,1 milhões de toneladas até 2030. Para alcançar isso, são necessários avanços em bioprocessos, formulações de meios e tecnologia de biorreatores, que já estão a mostrar resultados promissores:
- Melhorias de Processo: Linhas celulares geneticamente modificadas agora convertem glutamato em glutamina internamente, reduzindo o acúmulo de amoníaco.
- Processamento Contínuo: Um novo revestimento de peptídeo permite que as células se fixem, cresçam e se descolem continuamente, simplificando as operações.
- Aumentos de Rendimento: Os rendimentos aumentaram de 5–10 g/L para 300–360 g/L, graças a designs de biorreatores melhorados e processos otimizados.
Embora a maioria das empresas esteja atualmente a produzir em escalas de quilogramas, biorreatores de grande escala estão no horizonte, com planos para um crescimento significativo nos próximos anos. Estes desenvolvimentos estão a preparar o terreno para que a produção em escala comercial se torne uma realidade.
Passo 4: Criar a Estrutura da Carne
Construir a estrutura da carne cultivada começa com a escolha dos materiais de suporte adequados. Estes materiais replicam a matriz extracelular encontrada nos tecidos naturais, proporcionando o suporte necessário para o crescimento e desenvolvimento celular.
| Tipo de Estrutura | Materiais Utilizados | Benefícios |
|---|---|---|
| Natural | Fibrina, gelatina, ácido hialurónico | Incentiva a interação natural das células |
| Baseado em Plantas | Proteína de soja, tecido de espargos, alginato | Acessível e ecologicamente amigável |
| Sintético | PEG, PGA, PHEMA | Propriedades personalizáveis |
| Composto | Misturas natural-sintéticas | Combina as forças de diferentes materiais |
Investigadores da Universidade Nacional de Singapura (NUS) fizeram progressos ao usar proteínas vegetais derivadas de milho, cevada e centeio para criar estruturas comestíveis. Estes suportes não só promovem o crescimento celular, mas também mantêm a sua estrutura ao longo do processo de cultivo. Com a ajuda da impressão 3D avançada, estes materiais engenheirados permitem a modelagem precisa das estruturas de carne.
Métodos de Impressão 3D
A impressão 3D desempenha um papel fundamental na modelagem da estrutura da carne cultivada. A Aleph Farms desenvolveu uma plataforma de bioimpressão que recebeu aprovação regulatória em Israel em janeiro de 2024.
"Pode controlar a forma, estrutura, perfil de sabor e valor nutricional de um alimento integrando vários ingredientes. Isto é especialmente importante para a indústria de carne cultivada, onde as diferenças de textura, sabor e cor são essenciais para produzir produtos de carne comparáveis à indústria de carne convencional." – Bryan Quoc Le, cientista alimentar
O processo envolve três etapas principais:
- Preparação de bio-tinta: Combinar células cultivadas com materiais de suporte para criar uma mistura imprimível.
- Construção camada por camada: Usar designs digitais para depositar bio-tinta com precisão.
- Estabilização da estrutura: Permitir que a estrutura impressa amadureça e desenvolva características semelhantes a tecidos.
Este nível de precisão ajuda a criar carne com a textura e estrutura que os consumidores esperam.
Desenvolvimento de Textura
A textura é um fator decisivo para a satisfação do consumidor. Pesquisadores da Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) desenvolveram um método inovador chamado Rotary Jet-Spinning por Imersão (iRJS). Esta tecnologia produz nanofibras que se assemelham de perto à estrutura fibrosa da carne natural.
Os aspetos principais do desenvolvimento da textura incluem:
| Aspeto | Método | Resultado |
|---|---|---|
| Estrutura Muscular | Estruturas de nanofibras alinhadas | Produz fibras longas, semelhantes à carne |
| Distribuição de Gordura | Células de gordura estrategicamente posicionadas | Alcança marmoreio ideal, aproximadamente 36% de gordura |
| Maturação do Tecido | Condições ambientais controladas | Garante consistência e textura adequadas |
"O sabor, a cor e a textura serão críticos para a aceitação do consumidor de carne cultivada", diz David Kaplan, Professor de Engenharia da Família Stern na Escola de Engenharia da Universidade de Tufts.
Empresas como a Steakholder Foods estão a colocar estes princípios em prática. Criaram carne de vaca altamente marmoreada ao sobrepor tecidos musculares e de gordura com uma precisão incrível. A sua tecnologia permite até padrões de marmoreio programáveis, demonstrando o quão longe a produção de carne cultivada chegou na replicação da textura e aparência da carne tradicional.
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Passo 5: Processamento Final
Após a cultura em biorreatores e o desenvolvimento da estrutura da carne, o próximo passo é preparar o produto para venda a retalho. Esta fase é dedicada a garantir que a carne é segura para consumo e cumpre elevados padrões de qualidade.
Recolha de Carne
A carne cultivada é cuidadosamente separada do seu meio de crescimento num ambiente estéril e controlado. Neste ponto, é realizada uma verificação inicial de qualidade para confirmar que o tecido se formou e diferenciou conforme pretendido antes de avançar.
Verificações de Segurança
Uma vez recolhida, a carne passa por rigorosos protocolos de segurança delineados na Diretiva FSIS 7800.1. Estes incluem testes microbiológicos para contagens aeróbicas, Salmonella, e Listeria monocytogenes. Passos adicionais, como avaliações de qualidade, monitorização ambiental e revisões detalhadas de documentação, garantem que o produto é seguro e está em conformidade.
"Os alimentos feitos com células animais cultivadas devem cumprir os mesmos requisitos rigorosos, incluindo requisitos de segurança, que todos os outros alimentos regulados pela FDA." – Declaração de Imprensa da FDA
Acabamento do Produto
Nesta fase, a carne cultivada é embalada para garantir que se mantém fresca e visualmente apelativa, ao mesmo tempo que prolonga a sua vida útil.Vários métodos de embalagem são utilizados dependendo das necessidades do produto:
- Embalagem em Atmosfera Modificada (MAP): Utiliza uma mistura de gases (50% O₂, 30% CO₂, 20% N₂) para manter a cor e minimizar a oxidação.
- Embalagem a Vácuo: Reduz a oxidação de gorduras ao remover o ar.
- Embalagem Ativa: Incorpora antioxidantes naturais para fornecer proteção extra contra a oxidação.
A escolha da embalagem depende das características do produto e da vida útil desejada. À medida que a tecnologia avança, os métodos de processamento e embalagem continuam a adaptar-se para cumprir tanto os requisitos regulamentares como as expectativas dos consumidores. O tempo necessário para esta fase varia com base na escala de produção e nas exigências específicas do produto.
Comparação do Tempo de Produção
A carne cultivada é produzida em apenas 2–8 semanas, um avanço dramático em comparação com os prazos de produção de carne bovina tradicional. A carne bovina convencional normalmente leva 14–15 meses, enquanto a carne bovina acabada a pasto pode estender-se até 24–30 meses. Estes tempos de produção mais curtos estão a transformar a forma como a indústria atende à crescente procura dos consumidores.
A pecuária tradicional exige que os animais atinjam um peso de 540–590 kg antes de poderem ser enviados para o mercado, consumindo vastas quantidades de tempo, recursos e terra no processo.
Os avanços recentes estão a empurrar ainda mais estes limites. Por exemplo, a tecnologia Opti-Ox da Meatable reduziu para metade o tempo de diferenciação celular, cortando-o de oito dias para apenas quatro.
"Este é verdadeiramente um momento notável para a Meatable e para a indústria de carne cultivada como um todo, pois acabámos de tornar o processo mais rápido da indústria ainda mais rápido." - Daan Luining, Co-founder e CTO da Meatable
Aqui está uma comparação dos prazos de produção entre diferentes tipos de carne:
| Tipo de Carne | Tempo de Produção Tradicional | Tempo de Produção Cultivada |
|---|---|---|
| Vaca | 14-15 meses (padrão) / 24-30 meses (acabamento a pasto) | 2-8 semanas |
| Porco | 244-284 dias (incluindo 114 dias de gestação) | 2-8 semanas |
| Frango | 6-7 semanas | 2-4 semanas |
O uso de biorreatores na produção de carne cultivada garante um ambiente controlado e consistente durante todo o ano. Isto significa que a produção não é afetada por mudanças sazonais ou condições meteorológicas, proporcionando cadeias de abastecimento estáveis e uma produção previsível.Tal fiabilidade é um fator decisivo para atender às demandas do mercado de forma eficiente.
O processo de quatro dias da Meatable é agora o mais rápido da indústria, tornando-o aproximadamente 60 vezes mais rápido do que os métodos tradicionais de produção de carne de porco. Esta velocidade permite uma rápida adaptação ao mercado e uma melhor utilização das instalações de produção.
Conclusão: Próximos Passos
À medida que a indústria de carne cultivada evolui, o foco está agora em aumentar a produção, adaptar os quadros regulamentares e preparar o mercado para uma adoção mais ampla. Os avanços na tecnologia estão a reduzir os custos, com as formulações de meios sem soro a esperarem cair abaixo de £0,19 por litro - um sinal promissor para o futuro.
Os esforços de escalonamento estão a ocupar o centro das atenções.Biorreatores com capacidades de até 15.000 litros estão agora em uso, impulsionando o desenvolvimento de designs de instalações mais eficientes, maior automação e ferramentas computacionais melhoradas para otimizar a formulação de meios. Ao mesmo tempo, os avanços na engenharia celular estão a acelerar o progresso em todas as áreas.
Para manter este impulso, o alinhamento regulatório e o apoio financeiro são cruciais.
"Para expandir a tecnologia [necessária para produzir carne cultivada], precisamos de investimentos em capex [despesa de capital], que são muito caros para este tipo de tecnologia. Os governos devem participar [na angariação de fundos], já que atualmente é liderada principalmente por investidores privados." - Neta Lavon, diretora de tecnologia na Aleph Farms
O governo do Reino Unido já prometeu £75 milhões para iniciativas de alimentos sustentáveis, e o programa de sandbox regulatório da Food Standards Agency está a trabalhar para acelerar os processos de aprovação.Simplificar estes caminhos regulatórios é vital, pois o sistema atual de submissões dispendiosas e demoradas pode atrasar o progresso.
O potencial de mercado é imenso, com projeções a sugerir que a indústria pode atingir £68,4 mil milhões até ao final da década. Uma análise tecno-económica estima que o frango cultivado poderia eventualmente custar £4,71 por libra, tornando-o competitivo com o frango biológico. Esta trajetória é construída sobre uma base de segurança e inovação.
"A inovação segura está no coração deste programa. Ao priorizar a segurança do consumidor e garantir que novos alimentos, como produtos cultivados em células, são seguros, podemos apoiar o crescimento em setores inovadores. O nosso objetivo é, em última análise, proporcionar aos consumidores uma escolha mais ampla de novos alimentos, mantendo os mais altos padrões de segurança." - Prof Robin May, conselheiro científico chefe na FSA
O foco agora muda para refinar o sabor e a textura, melhorar a acessibilidade e expandir a disponibilidade. Esses esforços visam estabelecer a carne cultivada como uma opção de proteína prática e atraente para os consumidores em todo o Reino Unido.
Perguntas Frequentes
Como os biorreatores tornam a produção de carne cultivada mais sustentável?
Os biorreatores desempenham um papel fundamental na produção de carne cultivada de forma mais sustentável. Eles fornecem um ambiente controlado onde as células animais podem crescer em tecido, eliminando a necessidade de criar ou abater animais. Esta abordagem reduz significativamente as emissões de gases de efeito estufa e requer muito menos terra em comparação com a agricultura tradicional.
Estudos indicam que a carne cultivada pode reduzir as emissões em até 92% e o uso da terra em 90%.Além disso, os biorreatores podem operar utilizando energia renovável, o que reduz ainda mais o seu impacto ambiental. Ao abordar preocupações éticas e pressões ambientais, esta tecnologia apresenta uma solução promissora para atender à crescente demanda global por proteína.
O que torna a redução do custo dos meios de crescimento para carne cultivada tão desafiadora, e como as empresas estão a enfrentar este problema?
Reduzir o custo dos meios de crescimento é um dos maiores obstáculos na produção de carne cultivada, pois pode representar até 95% dos custos totais. Os principais desafios incluem encontrar ingredientes acessíveis, cumprir normas regulatórias rigorosas e garantir que o meio forneça os nutrientes necessários para que as células cresçam de forma eficaz.
Para enfrentar estes obstáculos, muitas empresas estão a trabalhar em meios sem soro, que eliminam componentes caros de origem animal.Estão também a ajustar as formulações para incluir ingredientes mais económicos. Outros estão a explorar fontes alternativas de proteínas e fatores de crescimento, ao mesmo tempo que melhoram a eficiência dos bioprocessos para minimizar o consumo de meios. Estes avanços são passos cruciais para tornar a carne cultivada mais acessível e amplamente disponível.
Como é que a impressão 3D e os andaimes avançados melhoram a textura e o sabor da carne cultivada?
Os avanços na impressão 3D e nos materiais de andaimes estão a transformar a forma como a carne cultivada imita a textura e o sabor da carne tradicional. Ao utilizar andaimes comestíveis à base de plantas, estas tecnologias melhoram a sensação na boca enquanto orientam o crescimento celular para replicar os padrões intrincados encontrados nos cortes naturais de carne.
O que é ainda mais emocionante é o potencial dos andaimes para incluir componentes que melhoram o sabor. Estes podem libertar compostos específicos durante a cozedura, proporcionando uma experiência de sabor que se aproxima mais da carne convencional. Juntas, estas inovações estão a ajudar a carne cultivada não só a parecer autêntica, mas também a ter o sabor e a textura do produto real, tornando-a uma escolha mais tentadora para os consumidores.
