Khi nhu cầu về các phương án thay thế sản xuất thịt thông thường ngày càng tăng, thịt nuôi cấy trong phòng thí nghiệm đã nổi lên như một giải pháp. Người ta đề xuất rằng thịt nuôi cấy có thể tạo ra một lựa chọn thay thế cho thịt động vật thật mà không phải đối mặt với các vấn đề môi trường và đạo đức thường được một số nhóm quan tâm gắn với chăn nuôi truyền thống.
Dù quan điểm và sở thích của chúng ta ra sao đi chăng nữa thì điều này cũng có thể ảnh hưởng đến ngành công nghiệp thịt. Do đó, chúng ta cũng cần hiểu rõ hơn về nó bằng cách tìm hiểu khoa học đằng sau thịt nuôi cấy này, các kỹ thuật sinh học liên quan, thành phần dinh dưỡng và các yếu tố sinh học được sử dụng. Bên cạnh đó là những thách thức và bất cập cần được giải quyết.
Contents
Thịt nuôi cấy được tạo ra như thế nào?
Thịt nuôi cấy, còn được gọi là thịt nhân tạo hoặc thịt nuôi từ tế bào, được sản xuất bằng cách nuôi cấy các tế bào động vật thật trong một môi trường kiểm soát, bên ngoài cơ thể động vật.
- Quá trình này bắt đầu bằng cách tách các tế bào gốc cơ từ một con vật.
- Sau đó, các tế bào này được đặt trong môi trường giàu dinh dưỡng bên trong một lò phản ứng sinh học (bioreactor), mô phỏng điều kiện trong cơ thể động vật sống, thúc đẩy quá trình phân chia tế bào và phát triển mô.
- Theo thời gian, các tế bào phát triển và tạo thành mô giống như cơ thật.
- Sau cùng, chúng được thu hoạch và chế biến thành các sản phẩm có kết cấu giống thịt.
Quy trình này khác biệt so với thịt có nguồn gốc thực vật – loại thịt vốn sử dụng protein thực vật để mô phỏng hương vị và kết cấu của thịt. Còn thịt nuôi cấy sử dụng tế bào động vật thật nên mang lại cảm giác và vị gần giống thịt tự nhiên hơn.
Các kỹ thuật sinh học chính trong quá trình sản xuất thịt nuôi cấy
Để tạo ra thịt nuôi cấy, nhiều kỹ thuật sinh học tiên tiến được áp dụng, bao gồm:
- Tách tế bào (Cell isolation): Tế bào gốc hoặc tế bào cơ được tách ra từ động vật (thường thông qua sinh thiết). Những tế bào này có khả năng nhân đôi và phát triển thành mô mới.
- Nuôi cấy tế bào (Cell culture): Sau khi được tách, các tế bào được đặt vào môi trường giàu dinh dưỡng giúp chúng phát triển. Môi trường này sẽ cung cấp năng lượng và các thành phần cần thiết để tế bào nhân đôi.
- Giàn mô (Tissue scaffolding): Để tạo thành mô có cấu trúc, tế bào thường được nuôi cấy trên một giàn/giá đỡ mô ba chiều, bắt chước ma trận ngoại bào trong mô tự nhiên. – Nó đóng vai trò như một khung xương ba chiều (3D scaffold) giúp các tế bào phát triển theo cấu trúc mong muốn, tạo ra mô có hình dạng và kết cấu giống mô tự nhiên. Các vật liệu có thể ăn được như collagen hoặc sợi thực vật (cellulose, đậu nành, tảo biển) thường được sử dụng để đảm bảo có thể ăn được và không ảnh hưởng đến hương vị.
- Sử dụng lò phản ứng sinh học (Bioreactor use): Đây là một thiết bị chuyên dụng cung cấp môi trường kiểm soát để tế bào phát triển, điều chỉnh các yếu tố như nhiệt độ, oxy và chất dinh dưỡng nhằm tối ưu hóa quá trình tăng trưởng mô.
- Phân hóa tế bào (Differentiation): Bằng cách kiểm soát môi trường nuôi cấy và sử dụng các yếu tố tăng trưởng chuyên biệt, tế bào có thể được hướng dẫn để phát triển thành mô cơ, mô mỡ hoặc mô liên kết, tùy theo sản phẩm cuối cùng mong muốn.
Dinh dưỡng trong quá trình nuôi dưỡng tế bào
Để tế bào có thể phát triển thành mô, chúng cần được cung cấp một môi trường giàu dinh dưỡng, bao gồm:
- Axit amin: Thành phần cấu tạo nên protein, cần thiết cho sự phát triển và sửa chữa tế bào cơ.
- Glucose: Nguồn năng lượng chính giúp tế bào hoạt động.
- Vitamin: Các vitamin thiết yếu, bao gồm vitamin nhóm B, hỗ trợ các quá trình trao đổi chất.
- Khoáng chất: Các khoáng chất quan trọng như canxi, kali và magie hỗ trợ nhiều chức năng tế bào và hình thành mô.
- Chất béo: Cần thiết cho cấu trúc tế bào, cung cấp năng lượng và duy trì độ bền của mô.
- Yếu tố tăng trưởng: Các protein hoặc hormone đặc biệt giúp kích thích tế bào phát triển, phân chia và biệt hóa.
Vai trò của yếu tố tăng trưởng trong thịt nuôi cấy
Yếu tố tăng trưởng rất quan trọng trong sản xuất thịt nuôi cấy, vì chúng điều khiển quá trình nhân đôi và trưởng thành của tế bào cơ. Các yếu tố tăng trưởng phổ biến bao gồm:
- FGF (Fibroblast Growth Factor): Thúc đẩy sự phát triển và phục hồi mô.
- IGF (Insulin-like Growth Factor): Khuyến khích sự nhân đôi tế bào và tổng hợp protein, giúp tế bào phát triển.
- TGF-β (Transforming Growth Factor-beta): Hỗ trợ biệt hóa tế bào, hướng dẫn tế bào phát triển thành các loại mô cụ thể.
- EGF (Epidermal Growth Factor): Kích thích tăng trưởng và phân chia tế bào, đẩy nhanh quá trình phát triển mô.
Trước đây, các yếu tố tăng trưởng thường được lấy từ huyết thanh thai bò (FBS), nhưng ngành công nghiệp đang chuyển sang các phương pháp sản xuất bền vững hơn, chẳng hạn như dùng protein tái tổ hợp từ vi khuẩn hoặc nấm men, hoặc peptide tổng hợp mô phỏng yếu tố tăng trưởng tự nhiên.
Thách thức và những vấn đề tiêu cực của thịt nuôi cấy
Dù được xem là một giải pháp tiềm năng, thịt nuôi cấy vẫn đối mặt với nhiều thách thức lớn:
- Chi phí cao: Việc sản xuất thịt nuôi cấy hiện vẫn rất đắt đỏ do chi phí lò phản ứng sinh học, các yếu tố tăng trưởng và môi trường nuôi cấy. Nghiên cứu đang tập trung vào việc giảm giá thành để cạnh tranh với thịt thông thường.
- Tiêu thụ năng lượng: Việc duy trì điều kiện tối ưu trong lò phản ứng sinh học cần nhiều năng lượng, và tác động môi trường của quá trình này vẫn chưa được xác định rõ.
- Thành phần dinh dưỡng: Thịt nuôi cấy có thể thiếu một số vi chất dinh dưỡng tự nhiên như sắt và vitamin B12 nếu không được bổ sung trong quá trình sản xuất.
- Sự chấp nhận của người tiêu dùng: Nhiều người vẫn nghi ngại về thịt nuôi cấy, cho rằng nó không tự nhiên hoặc bị chế biến quá mức.
- Rào cản pháp lý: Hiện chưa có quy định thống nhất trên toàn cầu về thịt nuôi cấy, và việc thiết lập tiêu chuẩn an toàn có thể mất nhiều thời gian.
- Tương lai của ngành chăn nuôi: Nếu thịt nuôi cấy phát triển mạnh, ngành chăn nuôi truyền thống có thể chịu ảnh hưởng lớn, ảnh hưởng đến hàng triệu nông dân và lao động trong chuỗi cung ứng thịt.
Kết luận
Mặc dù thịt nuôi cấy có thể trở thành một lựa chọn thay thế giống như thịt có nguồn gốc thực vật, nhưng đây vẫn là một lĩnh vực đang phát triển và chưa thể thay thế hoàn toàn thịt động vật truyền thống. Việc tìm hiểu về nó giúp chúng ta có thể thảo luận một cách chủ động với những người quan tâm đến vấn đề này.
Bài viết được dịch từ tựa The science behind lab-grown meat trên trang Feed Strategy.