Carne cultivada é cultivada a partir de células animais em laboratório, não numa quinta. Para crescer, estas células necessitam de nutrientes fornecidos através de um sistema controlado. Veja como funciona:
- Sistemas de Fornecimento de Nutrientes: As células precisam de uma mistura de glicose, aminoácidos, sais e vitaminas para sobreviver, multiplicar-se e formar músculo, gordura e tecido conjuntivo. Estes são fornecidos através de um líquido chamado meio de cultura celular.
- Componentes Chave: O meio inclui nutrientes basais (como glicose e aminoácidos) e aditivos (como fatores de crescimento e hormonas) para orientar o crescimento e desenvolvimento celular.
- Desafios de Custo: O meio tradicionalmente representava 55–95% dos custos, mas opções sem soro e de grau alimentício agora custam menos de £0,76 por litro, com objetivos de reduzir isso para £0,19 por litro.
- Métodos de Crescimento: As células crescem em microtransportadores (pequenas esferas) em suspensão ou em andaimes em estruturas 3D, imitando ambientes naturais.
- Sistemas de Produção: Os nutrientes são fornecidos em sistemas de lote, lote-alimentado ou perfusão, cada um com compromissos em custo, eficiência e escalabilidade.
- Fornecimento de Oxigénio: O oxigénio é crítico para o crescimento celular, mas é desafiador de fornecer em culturas densas. As soluções incluem o uso de proteínas ligadoras de oxigénio para melhorar a eficiência.
Por Que É Importante: A entrega de nutrientes afeta o custo, a qualidade, o sabor e a segurança da carne cultivada. Avanços em meios sem soro, ingredientes de grau alimentar e sistemas escaláveis estão tornando a produção mais acessível e eficiente.
| Sistema | Custo (£/kg) | Capital (£M) | Volume do Reator (m³) | Rendimento (kTA) | Vantagem | Desafio |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Lote | £30 | £262 | 649 | 6.8 | Custos mais baixos | Volumes de reator maiores |
| Perfusão | £41 | £530 | 197 | 6.9 | Maior densidade celular | Necessidades de equipamento complexo |
Resumo: A indústria está a melhorar rapidamente os sistemas de entrega de nutrientes para tornar a carne cultivada mais acessível e escalável, mantendo a qualidade e a segurança.
Componentes Chave dos Meios de Cultura Celular
Os meios de cultura celular são compostos por dois elementos principais: meios basais e aditivos especializados. Os meios basais fornecem os nutrientes essenciais que as células precisam para sobreviver, enquanto os aditivos - como fatores de crescimento e hormonas - ajudam as células a multiplicar-se e a formar tecidos [1].
Meios Basais: A Fundação Nutricional
Os meios basais são essencialmente uma solução tamponada que contém glicose, sais, vitaminas e aminoácidos essenciais [1]. A glicose serve como a principal fonte de energia e é tipicamente utilizada em concentrações que variam de 5,5 a 55 mM [2]. De acordo com o Meio Mínimo Essencial de Eagle, 13 aminoácidos são considerados essenciais in vitro, embora estes diferem do que as células requerem em organismos vivos [2].
Os componentes inorgânicos, incluindo macro e micro-nutrientes, são cuidadosamente medidos para satisfazer as necessidades celulares [5]. Elementos menores, como lípidos e antioxidantes, também desempenham um papel no suporte à saúde celular. Uma vez que estes nutrientes fundamentais estão em vigor, o próximo passo envolve orientar o desenvolvimento celular com fatores de crescimento.
Fatores de Crescimento e Aditivos
As células na produção de carne cultivada precisam de mais do que apenas nutrição básica - elas também requerem sinais para crescer, multiplicar e desenvolver-se em tecidos. Os fatores de crescimento e hormonas fornecem esses sinais, garantindo o funcionamento adequado das células, a integridade estrutural e a diferenciação [8].Fatores de crescimento frequentemente utilizados incluem:
- Fator de Crescimento de Fibroblastos (FGF)
- Fatores de Crescimento Semelhantes à Insulina (IGF-1 e IGF-2)
- Fator de Crescimento Transformador-beta (TGF-β)
- Fator de Crescimento Derivado de Plaquetas (PDGF)
- Fator de Crescimento de Hepatócitos (HGF) [8]
O custo destes aditivos tem sido historicamente um desafio, mas os avanços recentes estão tornando-os mais acessíveis. Por exemplo, um estudo de 2024 na Cell Reports Sustainability apresentou um avanço onde células satélites bovinas imortalizadas foram engenheiradas para produzir o seu próprio FGF2, potencialmente eliminando a necessidade de fatores de crescimento externos dispendiosos [9].
"Estes tipos de sistemas oferecem o potencial para reduzir drasticamente o custo da produção de carne cultivada, ao envolver as próprias células para trabalharem connosco nos processos, exigindo menos insumos externos (ingredientes adicionados) e, portanto, menos processos de produção secundários para esses insumos." – Andrew Stout, Investigador Principal [9]
Curiosamente, componentes não cárneos como estruturas de suporte e fatores de crescimento residuais representam tipicamente uma pequena fração - apenas 1% a 5% - do produto final [7]. Estes desenvolvimentos estão a abrir caminho para meios isentos de soro e de grau alimentício.
A Transição para Meios Isentos de Soro e de Grau Alimentício
Com o impulso por eficiência de custos e práticas éticas, a indústria está a mover-se em direção a meios isentos de soro e de grau alimentício.Esta mudança elimina a necessidade de componentes de origem animal, como o soro fetal bovino (FBS), que tem sido uma grande preocupação devido a riscos éticos e de contaminação. As vantagens financeiras são claras: Believer Meats demonstrou que meios sem soro podem ser produzidos por apenas £0,48 por litro, e avanços adicionais poderiam reduzir os custos para menos de £0,19 por litro [10] [1].
Componentes de grau alimentar oferecem outra oportunidade de redução de custos. Em média, são 82% mais baratos do que alternativas de grau de reagente quando adquiridos em escala de 1 kg [10]. Substituir ingredientes do meio basal por opções de grau alimentar poderia potencialmente reduzir os custos em cerca de 77% [10]. As aprovações regulatórias também estão a reforçar esta tendência. Por exemplo:
- Em janeiro de 2023, a Agência Alimentar de Singapura aprovou o frango cultivado sem soro da GOOD Meat.
- Em janeiro de 2024, o Ministério da Saúde de Israel aprovou a carne bovina cultivada sem soro da Aleph Farms.
- Em julho de 2024, a Meatly recebeu aprovação do Reino Unido para a sua comida para animais de estimação cultivada [10].
Além disso, a Mosa Meat, em colaboração com a Nutreco, substituiu com sucesso 99,2% da alimentação de células basais por componentes de grau alimentício, alcançando um crescimento celular comparável ao de meios de grau farmacêutico [10].
A transição para meios sem soro e de grau alimentício oferece mais do que apenas benefícios económicos.Aborda preocupações éticas, reduz o risco de contaminação, garante qualidade consistente e simplifica o processamento posterior [2] [6] [11]. Esta transição marca um passo importante na eficiência e sustentabilidade da produção de carne cultivada.
Métodos para Fornecer Nutrientes às Células de Carne Cultivada
Uma vez definida a composição dos meios de cultura celular, o próximo desafio é descobrir como fornecer nutrientes de forma eficaz para sustentar o crescimento celular. O método utilizado para a entrega de nutrientes depende em grande parte do sistema de cultivo e de como as células são cultivadas. Diferentes sistemas requerem abordagens específicas para garantir que as células recebam a nutrição de que precisam ao longo do seu ciclo de crescimento.
Culturas em Suspensão e Adesivas
Na produção de carne cultivada, as células são tipicamente cultivadas utilizando culturas em suspensão ou culturas adesivas. Cada método tem a sua própria forma de fornecer nutrientes.
Nas culturas em suspensão, microtransportadores - pequenas esferas flutuantes - são utilizados para fornecer superfícies para células dependentes de ancoragem. Estas esferas aumentam a área de superfície disponível para o crescimento celular, permitindo densidades celulares mais elevadas. À medida que o meio circula pelo bioreator, as células ligadas aos microtransportadores absorvem nutrientes diretamente do seu entorno. Empresas como Matrix Meats e Tantti Laboratory desenvolveram até microtransportadores comestíveis para a produção de carne cultivada. Estes transportadores comestíveis podem ser integrados diretamente no produto final, eliminando a necessidade de um passo de separação exigido com transportadores não comestíveis.
Por outro lado, culturas aderentes utilizam suportes para criar uma estrutura tridimensional que imita o ambiente natural das células dentro do tecido vivo. Estes suportes devem ser biocompatíveis e biodegradáveis ou comestíveis, com propriedades mecânicas que suportem o crescimento celular. A estrutura 3D melhora o fluxo de nutrientes e oxigénio por todo o tecido, replicando condições mais próximas das encontradas em organismos vivos.
Estes métodos influenciam a forma como os nutrientes são inicialmente distribuídos. Culturas em suspensão com microtransportadores são frequentemente ideais para a expansão celular em estágios iniciais, enquanto culturas aderentes com suportes são mais adequadas para a formação e diferenciação de tecidos durante os estágios posteriores da produção.
Sistemas de Lote, Lote Alimentado e Perfusão
A temporização e o método de entrega de nutrientes desempenham um papel importante no crescimento celular, na qualidade do produto e nos custos de produção. A produção de carne cultivada utiliza tipicamente um dos três sistemas:
| Sistema | Entrega de Nutrientes | Vantagens | Melhor Utilizado Para |
|---|---|---|---|
| Lote | Todos os nutrientes adicionados no início (sistema fechado) | Simples e rápido para experimentos | Processos de cultura curtos e rápidos |
| Alimentação em Lote | Nutrientes fornecidos continuamente durante o crescimento | Rendimentos mais elevados com mais flexibilidade | Produção de alta densidade e adaptável |
| Perfusão | Meio fresco adicionado enquanto os resíduos são removidos | Suporta ambientes estáveis e de alta densidade | Cenários de produção controlada a longo prazo |
Sistemas de lote são simples: todos os nutrientes são adicionados no início, e não são feitas mais adições. Esta simplicidade torna-os ideais para experimentos rápidos, embora frequentemente resultem em rendimentos de biomassa limitados.
Sistemas de alimentação em batelada envolvem a adição gradual de nutrientes ao longo do processo de cultivo. Esta abordagem pode aumentar os rendimentos gerais, mas também pode levar a tempos de processamento mais longos e à acumulação de subprodutos que podem inibir o crescimento celular.
Sistemas de perfusão levam as coisas um passo além. O meio fresco é continuamente fornecido enquanto os produtos residuais e as células mortas são removidos. Isso mantém o ambiente de cultura estável e suporta altas densidades celulares por períodos prolongados, tornando-o particularmente adequado para produção em grande escala.
A escolha do sistema depende de fatores como orçamento, objetivos de produção e o equilíbrio desejado entre rendimento e qualidade. Esta estratégia de entrega de nutrientes está naturalmente ligada ao próximo desafio: a entrega de oxigénio.
Entrega de Oxigénio em Bioreactores
A entrega eficaz de oxigénio é um dos maiores desafios na produção de carne cultivada. A respiração aeróbica gera 19 vezes mais energia por molécula de glicose do que a fermentação do ácido láctico, tornando o oxigénio crítico para um metabolismo celular eficiente [12].
No entanto, os meios de cultura transportam muito menos oxigénio dissolvido do que o sangue - cerca de 45 vezes menos - criando um estrangulamento à medida que a densidade celular aumenta [12]. A entrega eficiente de oxigénio, juntamente com a remoção de dióxido de carbono, é, portanto, essencial.
Métodos tradicionais de oxigenação, como a mistura e a injeção de gás, podem introduzir stress mecânico que danifica as células. Para resolver isso, os investigadores exploraram o uso de proteínas ligadoras de oxigénio, como a hemoglobina, para melhorar a entrega de oxigénio sem a necessidade de mistura agressiva. Por exemplo, Hemarina, uma empresa especializada em proteínas de ligação ao oxigénio, desenvolveu HEMBoost para fermentação de alimentos e HEMOXCell (de Alitta virens) para cultura de células mamíferas. Estudos mostraram resultados promissores; um exemplo viu um aumento de 4,6 vezes na densidade celular em células CHO quando HEMOXCell foi adicionado [12].
Diferentes transportadores de oxigénio têm propriedades únicas. As hemoglobinas mamíferas mostraram resultados mistos em cultura celular, enquanto as fitoglobinas vegetais, embora tenham uma maior afinidade pelo oxigénio, podem não ser tão eficazes para certos processos na produção de carne cultivada.
Curiosamente, a entrega de oxigénio precisa ser cuidadosamente ajustada para corresponder às necessidades das células em diferentes estágios. Por exemplo, as células musculares esqueléticas prosperam em níveis de oxigénio muito mais baixos do que as condições atmosféricas - pressões parciais de 15 a 76 mmHg em comparação com 160 mmHg ao nível do mar [12]. Em alguns casos, a hipoxia leve pode até incentivar a proliferação celular e melhorar a renovação das células satélites. Isso destaca a importância de adaptar a entrega de oxigénio para optimizar o crescimento e desenvolvimento celular, complementando os métodos de entrega de nutrientes discutidos anteriormente.
Avanços e Desafios na Entrega de Nutrientes
Os recentes avanços nos sistemas de entrega de nutrientes estão a transformar a indústria da carne cultivada, oferecendo formas de reduzir custos e aumentar a produção. Embora esses desenvolvimentos sejam promissores, o caminho para o sucesso comercial ainda está repleto de desafios. O progresso em meios sem soro (SFM) e tecnologias de escalonamento está a revolucionar a forma como os nutrientes são entregues às células, mas a produção em grande escala continua a pressionar os sistemas existentes até os seus limites.
Progresso em Meios Sem Soro e Redução de Custos
Uma das mudanças mais impactantes na entrega de nutrientes foi a transição do soro fetal bovino (FBS).Os meios sem soro agora representam pelo menos metade dos custos operacionais variáveis na produção de carne cultivada [10]. As empresas estão a encontrar formas inovadoras de reduzir esses custos. Por exemplo, a Believer Meats conseguiu produzir meios sem soro por apenas $0,63 por litro, substituindo a albumina e ajustando os componentes do meio [10].
A transição para componentes de grau alimentar também se revelou uma mudança significativa. Pesquisas mostram que os componentes de grau alimentar são, em média, 82% mais baratos do que as alternativas de grau de reagente a uma escala de 1 kg [10]. A Mosa Meat, em colaboração com a Nutreco, substituiu 99,2% da sua alimentação celular basal por componentes de grau alimentar, alcançando um crescimento celular comparável ao de meios de grau farmacêutico [10].Da mesma forma, a Nutreco e Blue Nalu demonstraram que as células musculares do atum rabilho prosperam igualmente bem em meios de grau alimentar e de grau farmacêutico [10].
"Substituir os componentes do meio basal por equivalentes em grande quantidade de grau alimentar poderia reduzir o custo dos meios basais em 77%." – Liz Specht [10]
No entanto, os custos dos fatores de crescimento continuam a ser um grande obstáculo. Por exemplo, quase 98% do custo do meio Essential 8 está ligado ao FGF-2 e ao TGF-β [10]. Para enfrentar isso, empresas como BioBetter estão explorando métodos inovadores, como a produção de fatores de crescimento em plantas de tabaco, com custos esperados para cair para $1 por grama de proteína [10]. As aprovações regulatórias em países como Singapura, Israel e Reino Unido apoiam ainda mais esses avanços [10].
Aumento dos Sistemas de Entrega de Nutrientes
Aumentar a entrega de nutrientes de ambientes laboratoriais para a produção comercial é um desafio complexo. Com os fabricantes a visarem volumes de produção de cerca de 300.000 libras anualmente até 2027 [4], o foco está em garantir uma distribuição uniforme de nutrientes e uma gestão eficiente de resíduos. Estes fatores influenciam diretamente tanto o crescimento celular como a qualidade do produto final.
Manter condições consistentes em sistemas de grande escala é particularmente complicado. Reatores de tanque agitado, amplamente utilizados pela sua escalabilidade, frequentemente enfrentam problemas como gradientes de oxigénio e de tensão de cisalhamento, que podem perturbar o crescimento celular à medida que o tamanho do reator aumenta [13].
Para enfrentar estes desafios, a reciclagem de meios e o processamento contínuo estão a ganhar destaque.Os biorreatores de perfusão, por exemplo, permitem a colheita contínua e a remoção de resíduos enquanto reciclam o meio, o que melhora a eficiência e reduz os custos [4]. No entanto, estes reatores são menores e mais difíceis de escalar em comparação com sistemas de tanque agitado, criando compromissos entre eficiência operacional e capacidade de produção [4].
O design da instalação também desempenha um papel crucial. Sistemas de processamento fechados podem minimizar a necessidade de salas limpas dispendiosas, mas exigem sistemas avançados de monitorização e controlo para manter a esterilidade. À medida que a indústria evolui, as empresas estão cada vez mais a especializar-se em áreas como o desenvolvimento de meios sem origem animal, produção de fatores de crescimento e design de bioprocessos para aumentar a flexibilidade e reduzir custos [4][14].
Comparação de Estratégias de Entrega de Nutrientes
A escolha da estratégia de entrega de nutrientes tem um impacto significativo tanto nos custos como na escalabilidade. As abordagens comuns incluem sistemas de alimentação em batelada, processamento contínuo e sistemas de perfusão, cada uma com o seu próprio conjunto de compromissos.
| Sistema | Alimentação em Batelada | Perfusão |
|---|---|---|
| Custo de Produção | £30/kg | £41/kg |
| Investimento de Capital Total | £262M | £530M |
| Volume Total do Bioreator | 649 m³ | 197 m³ |
| Taxa de Produção | 6.8 kTA | 6.9 kTA |
| Vantagem Principal | Custos de capital mais baixos | Maior densidade celular |
| Principal Desafio | Volumes de reactor maiores | Necessidades de equipamento complexo |
Sistemas de alimentação em batelada são mais rentáveis, com custos de produção de cerca de £30/kg em comparação com £41/kg para sistemas de perfusão [15]. No entanto, os sistemas de perfusão requerem volumes de reactor muito menores (197 m³ contra 649 m³) e podem alcançar até quatro vezes o rendimento de massa celular por volume de reactor [17]. Por outro lado, os sistemas de perfusão têm custos de capital mais elevados, com o investimento total a atingir cerca de £530M, incluindo £71M para equipamento especializado [15].
Para encontrar um equilíbrio entre custo e complexidade, muitas empresas estão a optar por produtos híbridos que combinam carne cultivada com ingredientes à base de plantas, reduzindo a massa celular necessária [17]. Outras estão a avançar para produtos celulares não diferenciados ou minimamente diferenciados, que simplificam a entrega de nutrientes [17].
"Devido aos requisitos específicos de cada tipo de célula e produto, uma solução universal de bioprocessos e escalonamento pode não ser viável. Consequentemente, há uma demanda por modelos tecnoeconómicos adicionais e dados experimentais para ajustar os bioprocessos para cada tipo de produto específico." – The Good Food Institute [16]
Selecionar a estratégia de entrega de nutrientes correta é crítico.As empresas devem ponderar os seus objetivos de produção, metas de custo e requisitos do produto para encontrar abordagens que equilibrem a escalabilidade com a precisão necessária para carne cultivada de alta qualidade e segura.
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Como a Entrega de Nutrientes Afeta a Qualidade e Segurança do Produto
A entrega de nutrientes desempenha um papel central na formação da carne cultivada. Ela influencia não apenas o crescimento celular, mas também o sabor, a textura, o valor nutricional e a segurança do produto final. Como abordado anteriormente na discussão sobre meios de cultura celular, ter um controle preciso sobre a entrega de nutrientes permite que os produtores ajustem esses aspectos como nunca antes.
Efeitos nos Perfis Nutricional e Sensorial
A carne cultivada é frequentemente nutricionalmente comparável à carne tradicional, mas o seu processo de produção oferece uma vantagem única: a capacidade de ajustar o meio de cultura celular para melhorar nutrientes específicos.Dana Hunnes, PhD, MPH, RD, uma dietista clínica no Ronald Reagan UCLA Medical Center, destaca este potencial:
"Em princípio, a carne cultivada é quase nutricionalmente idêntica à carne criada em fazendas ou ranchos. Mas com a carne cultivada, pode-se ajustar o meio em que as células vivas são cultivadas para adicionar certas vitaminas e nutrientes que poderiam alterar, e talvez melhorar, a sua qualidade nutricional." [18]
Ao modificar a entrega de nutrientes, os produtores podem ajustar os níveis de proteína, perfis de aminoácidos e composições de gordura, potencialmente criando estruturas de gordura mais saudáveis em comparação com as da carne convencional. No entanto, embora a adição de vitaminas ao meio possa apoiar o crescimento celular, ainda não está claro se isso resulta em um aumento notável no conteúdo de vitaminas no produto final [19].
As qualidades sensoriais da carne cultivada - o seu sabor, textura e aparência - também são moldadas pela entrega de nutrientes. Por exemplo, o hambúrguer cultivado em laboratório de Mark Post, de 2013, incorporou sumo de beterraba para cor, açafrão e caramelo para sabor, e aglutinantes para textura [1]. O painel de degustação considerou o hambúrguer ligeiramente seco, um problema ligado ao seu menor teor de gordura, ilustrando como a entrega de nutrientes impacta diretamente a sensação na boca.
A aparência, particularmente a cor, apresenta um desafio único. O tecido muscular cultivado muitas vezes parece pálido devido à expressão suprimida de mioglobina sob condições padrão de oxigénio [1]. Quando a metmioglobina foi adicionada, o resultado foi um tom castanho semelhante ao da carne de vaca cozinhada, em vez do vermelho vibrante da carne fresca [1].
A complexidade do sabor depende fortemente dos compostos gerados durante a produção.Por exemplo, o benzaldeído, um composto com um sabor a amêndoa amarga, foi identificado na carne cultivada, especialmente em amostras contendo células musculares diferenciadas [22]. Da mesma forma, o 2,5-dimetilpirazina, que confere um sabor semelhante a carne de vaca assada, apareceu apenas em amostras com células musculares bem diferenciadas [22].
A textura continua a ser um obstáculo significativo. As fibras musculares cultivadas em laboratório tendem a apresentar proteínas embrionárias ou neonatais em vez das proteínas maduras encontradas na carne tradicional. Técnicas como estimulação elétrica ou mecânica podem melhorar a qualidade das proteínas ao aumentar o diâmetro das miofibras, mas a escalabilidade desses métodos para produção comercial ainda está sob investigação [1].
Essas personalizações em nutrição e qualidades sensoriais destacam a importância de manter protocolos de segurança rigorosos, que são abordados através de medidas regulatórias.
Requisitos Regulatórios para a Entrega de Nutrientes
A forma como os nutrientes são entregues durante a produção não impacta apenas a qualidade - afeta diretamente a segurança. Isso torna a supervisão regulatória uma parte crítica do processo. Os riscos incluem a potencial contaminação química proveniente dos ingredientes do meio, materiais do bioreator e resíduos deixados durante o processamento [20].
A esterilidade é uma prioridade máxima. Mycoplasma, uma bactéria patogénica, é encontrada em 5% a 35% das linhas celulares em todo o mundo [21], tornando a triagem rigorosa e a desinfecção essenciais. Os bioreatores devem incorporar sistemas de esterilização, como tecnologias de vapor no local e limpeza no local, para manter condições assépticas [3].
A indústria também está a mudar-se para meios sem soro, em parte para abordar preocupações de segurança.Por exemplo, a GOOD Meat fez a transição para meios sem soro para o seu frango cultivado, obtendo aprovação em Singapura no início de 2023 [1]. Esta mudança reduz os riscos de contaminação associados a componentes de origem animal e alinha-se a padrões de segurança mais rigorosos.
A testagem de resíduos químicos é outra área crítica. Estudos sobre carne convencional revelaram resíduos de antibióticos - como ciprofloxacina e tetraciclina - em níveis que excedem os limites recomendados [3]. Da mesma forma, os produtores de carne cultivada devem implementar protocolos de teste rigorosos para detectar resíduos de meios de crescimento, antibióticos e outros produtos químicos utilizados durante a produção.
Monitorizar a estabilidade genética é igualmente importante. Com o tempo, mutações ou deriva genética em culturas celulares podem levar à perda de funções essenciais, redução da qualidade nutricional ou até mesmo a alterações potencialmente prejudiciais.Verificações genéticas regulares ajudam a garantir que as células cultivadas mantenham as suas características pretendidas ao longo dos ciclos de produção [3].
O quadro regulatório para a carne cultivada está a evoluir rapidamente. Em 2022, UPSIDE Foods tornou-se a primeira empresa a receber aprovação da FDA para o seu frango à base de células nos U.S. [20]. Singapura, Israel e o Reino Unido também estão a avançar nos seus processos de aprovação [10]. No entanto, diretrizes abrangentes que cobrem todos os aspectos da produção ainda estão a ser desenvolvidas, exigindo uma colaboração estreita entre investigadores e entidades reguladoras [3].
Para apoiar esses esforços, as tecnologias digitais de segurança alimentar estão a tornar-se vitais.Sistemas de monitorização avançados integrados em bioreatores podem detectar contaminação em tempo real, garantindo qualidade consistente e conformidade com as regulamentações [3].
Conclusão
A entrega de nutrientes está no cerne do crescimento celular, sabor, textura e segurança na produção de carne cultivada. No centro deste processo encontra-se o meio de cultura celular, que desempenha um papel crítico na definição do sucesso a curto prazo da indústria. Tanto os aspectos económicos como técnicos da entrega de nutrientes preparam o terreno para as oportunidades e obstáculos discutidos aqui.
Um dos objetivos mais prementes é reduzir o custo dos meios. As formulações atuais de grau médico podem custar cerca de £320 por litro, mas o objetivo é reduzir este valor para menos de £0,20 por litro [1].As empresas já deram passos significativos ao transitar para sistemas de produção sem soro, provando que a entrega de nutrientes sem origem animal não é apenas possível, mas também comercialmente viável.
No entanto, aumentar a produção introduz novos desafios. Bioreatores em grande escala, por exemplo, devem manter a esterilidade e garantir uma entrega uniforme de oxigénio - problemas que requerem soluções de engenharia inovadoras. O movimento da indústria em direção a ingredientes de grau alimentar, como demonstrado pela instalação especializada da Nutreco lançada em 2024 [23], destaca um compromisso com a escalabilidade sustentável.
A entrega de nutrientes também permite que os produtores ajustem os perfis nutricionais e as qualidades sensoriais, abrindo caminho para produtos mais saudáveis e atraentes. O verdadeiro desafio, no entanto, não é apenas eliminar componentes de origem animal, mas fazê-lo de forma acessível enquanto se refinam as formulações para maximizar a produtividade [1].
Como discutido, a entrega de nutrientes é um pilar do crescimento celular, da qualidade do produto e da escalabilidade. Para atender a essas demandas, a colaboração entre pesquisadores, fabricantes e reguladores é vital. Ao trabalharem juntos, a indústria pode desenvolver sistemas de entrega de nutrientes que sejam rentáveis e escaláveis, atendendo a rigorosos padrões de segurança e alinhando-se às expectativas dos consumidores. A base já foi estabelecida; agora, trata-se de construir a infraestrutura para apoiar o apetite crescente por proteína sustentável.
Perguntas Frequentes
Quais desafios surgem na entrega de oxigênio às células de carne cultivada e como são superados?
A entrega de oxigênio às células de carne cultivada apresenta desafios únicos. Estruturas celulares densas muitas vezes limitam a difusão do oxigênio, e técnicas de mistura destinadas a melhorar a transferência de oxigênio podem, por vezes, prejudicar as células em vez disso.
Para enfrentar estes obstáculos, os investigadores estão a explorar soluções inovadoras. Estas incluem designs sofisticados de biorreatores que melhoram a distribuição de oxigénio e transportadores de oxigénio especializados para garantir que as células recebam o oxigénio necessário para um crescimento adequado. Estes esforços estão a abrir caminho para uma abordagem mais eficiente e sustentável na produção de carne cultivada.
Quais são os benefícios de mudar para meios sem soro e de grau alimentício na produção de carne cultivada?
Mudar para meios sem soro e de grau alimentício na produção de carne cultivada traz consigo alguns benefícios significativos. Para começar, reduz os custos de produção ao eliminar a necessidade de soro de origem animal, que historicamente tem sido uma das partes mais caras do processo. Esta mudança torna a carne cultivada mais acessível e mais fácil de escalar, abrindo caminho para que chegue a mais pessoas.
Mas os benefícios não param por aqui.Esta mudança também está alinhada com práticas éticas e ambientalmente amigáveis. Ao eliminar ingredientes de origem animal, apoia a produção livre de crueldade, ao mesmo tempo que reduz o impacto ambiental. Além disso, a carne cultivada produzida desta forma é isenta de antibióticos, oferecendo uma escolha de proteína mais limpa e ética para aqueles que se preocupam com o que está no seu prato e como chegou lá.
Quais são as diferenças entre sistemas de lote, lote alimentado e perfusão na produção de carne cultivada, e como impactam a escalabilidade?
O método de entrega de nutrientes às células é um fator chave no crescimento e eficiência da produção de carne cultivada. Vamos analisar as principais abordagens:
- Sistemas de lote: Estes envolvem a adição de todos os nutrientes necessários no início. Embora sejam diretos, têm uma desvantagem - os nutrientes são consumidos ao longo do tempo, o que limita o quanto as células podem crescer.
- Sistemas de alimentação em batelada: Aqui, nutrientes frescos são adicionados em intervalos durante o processo de cultivo. Esta abordagem suporta densidades celulares e rendimentos mais elevados, tornando-se uma opção mais prática para aumentar a produção.
- Sistemas de perfusão: Estes fornecem continuamente nutrientes enquanto removem resíduos. Esta configuração permite densidades celulares ainda maiores e qualidade de produto consistente. No entanto, vem com uma complexidade adicional e custos mais elevados.
Quando se trata de produção em grande escala, alimentação em batelada e sistemas de perfusão são frequentemente preferidos, pois mantêm níveis de produtividade mais elevados e são mais adequados para uso comercial. Dito isto, a escolha entre estes sistemas depende, em última análise, de encontrar o equilíbrio certo entre escalabilidade, complexidade e custo.
