Kỹ thuật in

Các nhà nghiên cứu in 3D thịt bò Wagyu bằng công nghệ mô hình hóa ban đầu

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Osaka và nhà cung cấp công nghệ in Nhật Bản Toppan đã sản xuất thành công thịt bò Wagyu nuôi cấy bằng cách sử dụng một công nghệ mô hình hóa mới dựa trên in 3D.

Công nghệ này cho phép các nhà nghiên cứu tái tạo cấu trúc mô phức tạp của thịt bò Wagyu, bao gồm mô cơ, mỡ và mạch máu, để đạt được cấu trúc vân cẩm thạch độc đáo của thịt. Mục đích của nghiên cứu là tạo ra các cấu trúc thịt phức tạp sao chép thực sự cấu trúc, kết cấu và đặc điểm của từng loại thịt, nhằm giải quyết các hạn chế khác nhau của kỹ thuật sản xuất thịt nuôi hiện tại.

Các nhà nghiên cứu tin rằng công trình của họ cũng có thể giúp giải quyết sự gia tăng toàn cầu về nhu cầu lương thực, cũng như giảm thiểu tác động của các yếu tố góp phần như biến đổi khí hậu, phá rừng và suy giảm tầng ôzôn.

Giáo sư Michiya Matsusaki của Đại học Osaka cho biết: “Công nghệ từ nghiên cứu này được phát triển để tái tạo cấu trúc đá cẩm thạch phức tạp và tuyệt đẹp được thấy trong món thịt bò Wagyu nổi tiếng thế giới của Nhật Bản. “Chúng tôi hy vọng rằng thịt bít tết Wagyu được nuôi cấy sẽ trở thành một ngành công nghiệp mới của Nhật Bản.”

The manufacturing process and samples of cultured Wagyu beef produced using the 3D printing-based original tissue modeling technology. Image via Toppan.
Quy trình sản xuất và lấy mẫu thịt bò Wagyu nuôi cấy được sản xuất bằng công nghệ tạo mẫu mô gốc dựa trên in 3D. Hình ảnh qua Toppan.

Giải quyết 'cuộc khủng hoảng protein'

Với dân số thế giới dự kiến ​​sẽ vượt quá 9,7 tỷ bởi 2050, nhu cầu lương thực gia tăng sau đó, cùng với tác động của biến đổi khí hậu, có nghĩa là không thể cung cấp đủ lương thực. Do đó, các nhà nghiên cứu tin rằng thế giới có thể phải đối mặt với cái gọi là 'khủng hoảng protein', thúc đẩy sự quan tâm nhiều hơn đến protein có nguồn gốc thực vật và thịt nuôi làm nguồn protein thay thế.

Nghiên cứu về thịt nuôi đã được tiến hành trong một thời gian và in 3D ngày càng đóng một vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ không chỉ cho nghiên cứu trong lĩnh vực này mà còn cho việc sản xuất thương mại các sản phẩm thịt nuôi.

Ví dụ: công ty khởi nghiệp về thực phẩm in 3D Redefine Meat gần đây đã ra mắt loạt sản phẩm đầu tiên của Các sản phẩm 'Thịt mới' in 3D cho một số nhà hàng và khách sạn được chọn ở Israel, với kế hoạch triển khai sẽ mở rộng sang Châu Âu vào cuối năm nay, sang Hoa Kỳ và Châu Á tại 2022. Trong khi đó, công ty khởi nghiệp in ấn thực phẩm SavorEat đã hợp tác với công ty dịch vụ khách sạn toàn cầu Sodexo sẽ thử nghiệm công nghệ in 3D Robot Chef và sản phẩm thịt thay thế đầu tiên tại các trường đại học Hoa Kỳ vào năm tới.

Ở những nơi khác, công ty công nghệ thực phẩm MeaTech đã thông báo có kế hoạch tham gia sản xuất mỡ gà trong thời gian 2022 sử dụng các công nghệ thu được từ việc mua lại Peace of Meat của mình , một nhà phát triển các sản phẩm chất béo nuôi cấy, vào năm ngoái.

Tendon-gel integrated bioprinting (TIP) for muscle, fat, and vascular tissue fabrication. Photo via Nature Communications.
Tendon- in sinh học tích hợp gel (TIP) để chế tạo mô cơ, mỡ và mạch máu. Ảnh qua Nature Communications.

Thịt bò Wagyu in 3D

Các nhà nghiên cứu của Đại học Osaka và Toppan đã tìm cách cải thiện cấu trúc của thịt in 3D, mà họ cho rằng cho đến nay vẫn phải vật lộn để tái tạo đầy đủ kết cấu và các lớp của thịt thật. Nghiên cứu hiện tại về thịt in 3D đã tạo ra cấu trúc chỉ bao gồm sợi cơ, họ khẳng định, tạo cho nó cấu trúc thịt băm không tái tạo chính xác các đặc điểm cụ thể của từng loại thịt.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm đã phát triển một công nghệ mô hình hóa mô ban đầu sử dụng in sinh học 3D để phát triển gel giống như gân có thể được lắp ráp để tạo ra cấu trúc giống như miếng bít tết 10 dài mm và rộng 5 mm. Công nghệ của các nhà nghiên cứu, được đặt tên là in sinh học tích hợp gân-gel (TIP), cho phép chế tạo các cấu trúc thịt với các cấu trúc mô khác nhau, để tái tạo chính xác hơn các điểm tương đương thịt thật của chúng.

Matsusaki cho biết: “Để cho phép chúng tôi sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất ổn định mô cơ, mỡ và mạch máu, điều quan trọng là phải ngăn chặn sự co lại xảy ra trong quá trình cảm ứng sự khác biệt. “Tập trung vào thực tế là gân hỗ trợ các cơ trong cơ thể, do đó chúng tôi đã sản xuất 'mô gân nhân tạo' bằng cách sử dụng collagen loại I, thành phần chính của gân. Bằng cách gắn từng mô sợi vào mô gân nhân tạo, có thể tạo ra các mô sợi một cách ổn định để sản xuất. ”

Để tái tạo chính xác thịt bò Wagyu thương mại, các nhà nghiên cứu đã lấy hình ảnh mặt cắt của một lát cắt Wagyu để tạo ra một mẫu mô hình cho thấy số lượng sợi tế bào cơ, mỡ và mao mạch máu cần thiết, cũng như sự sắp xếp của chúng. Các sợi tế bào thu được thông qua quy trình TIP và sau đó được xếp chồng lên nhau theo hình ảnh của mô hình, trước khi được xử lý bằng transglutaminase, một loại enzyme liên kết ngang phổ biến trong thực phẩm, để đẩy nhanh quá trình lắp ráp.

Cấu trúc thịt bò Wagyu được xây dựng từ tổng số 72 Sợi tế bào bò được in 3D, bao gồm 42 những phần cơ bắp, 28 mô mỡ và hai mao mạch máu.

Khi tỷ lệ cơ, mô mỡ và mao mạch máu khác nhau giữa các loại thịt khác nhau, công nghệ của các nhà nghiên cứu cho phép in 3D các loại sợi khác nhau để tái tạo chính xác cấu trúc riêng lẻ của chúng. Ví dụ: rump Wagyu được tạo thành từ 10. 7 phần trăm mô mỡ, trong khi Wagyu thịt thăn bao gồm 38. 5 phần trăm mô mỡ, sẽ có tác động đáng kể đến kết cấu và cấu trúc của cả hai vết cắt .

Assembly of fibrous muscle, fat, and vascular tissues to cultured steak. Image via Nature Communications.
Cuộc họp của cơ sợi, chất béo và các mô mạch máu để nuôi bò bít tết. Hình ảnh qua Nature Communications.

Cải thiện sản xuất thịt nuôi

Theo các nhà nghiên cứu, việc cải tiến hơn nữa công nghệ của họ sẽ không chỉ giúp tạo ra các cấu trúc thịt phức tạp sao chép các đặc điểm riêng biệt của các loại thịt và cách cắt thịt khác nhau, mà còn để kiểm soát hàm lượng chất béo và cơ của thịt nuôi. Thiết bị tự động cho các yếu tố của quá trình không phải là in 3D, chẳng hạn như trồng trọt, cũng có thể giúp sản xuất thịt được nuôi cấy ở bất kỳ địa điểm nào.

Do đó, các nhà nghiên cứu tin rằng công nghệ của họ có thể giúp thực hiện các Mục tiêu Phát triển Bền vững của Liên hợp quốc (LHQ) (SDGs) liên quan đến bảo tồn môi trường và giải quyết khủng hoảng lương thực. Nghiên cứu cũng có thể giúp loại bỏ sự tàn phá môi trường do phá rừng để sản xuất các loại ngũ cốc cần thiết cho chăn nuôi gia súc, cũng như sự suy giảm tầng ôzôn do CO2 thải ra từ chăn nuôi.

Ngoài ra, sản xuất thịt nuôi theo yêu cầu và ở bất kỳ địa điểm nào có thể có tác dụng tiết kiệm năng lượng, vì nó có thể được tạo ra nhanh hơn nhiều so với thời gian nuôi gia súc để giết mổ.

Thông tin thêm về nghiên cứu có thể được tìm thấy trong bài báo có tiêu đề: “Mô giống như thịt đã cắt toàn bộ được thiết kế bằng cách lắp ráp các sợi tế bào bằng cách sử dụng in sinh học tích hợp gân-gel,” được đăng trên tạp chí Nature Communications. Nghiên cứu được đồng tác giả bởi D. Kang, F. Louis, H. Liu, H. Shimoda, Y. Nishiyama, H. Nozawa, M. Kakitani, D. Takagi, D. Kasa, E. Nagamori, S. Irie , S. Kitano, và M. Matsusaki.

Đăng ký theo dõi Bản tin ngành in 3D để biết tin tức mới nhất về sản xuất phụ gia. Bạn cũng có thể giữ kết nối bằng cách theo dõi chúng tôi trên Twitter và thích chúng tôi trên Facebook.

Tìm kiếm một nghề nghiệp trong sản xuất phụ gia? Chuyến thăm Công việc in 3D để lựa chọn các vai trò trong ngành.

Đăng ký theo dõi của chúng tôi Kênh Youtube để có các video ngắn, đánh giá và phát lại hội thảo trên web mới nhất về in 3D.

Các chương trình hình ảnh nổi bật quy trình sản xuất và các mẫu thịt bò Wagyu nuôi cấy được sản xuất bằng cách in 3D- dựa trên công nghệ mô hình gốc. Hình ảnh qua Toppan.

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button