Carne cultivada es carne real cultivada a partir de células animales sin criar ni sacrificar animales. Es más rápida de producir y puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero hasta en un 92% mientras utiliza un 90% menos de tierra en comparación con la agricultura convencional. El proceso involucra cinco pasos clave:
- Selección y recolección de células: Se toman células de los animales mediante biopsias y se almacenan para uso a largo plazo.
- Preparación del medio de crecimiento: Soluciones ricas en nutrientes alimentan las células, con opciones rentables y sin suero ahora disponibles.
- Cultivo en biorreactor: Las células crecen en ambientes controlados, escalando de pequeños a grandes biorreactores.
- Desarrollo de la estructura de la carne: Andamios e impresión 3D crean la textura y estructura de la carne.
- Procesamiento final y controles de seguridad: La carne se prueba para seguridad, se empaqueta y se prepara para la venta.
Tabla de Comparación Rápida
| Aspecto | Carne Cultivada | Carne Convencional |
|---|---|---|
| Tiempo de Producción | 2–8 semanas | 6 meses a 2.5 años |
| Uso de Tierra | 90% menos | Alto |
| Uso de Agua | 98% menos | Alto |
| Emisiones de Gases de Efecto Invernadero | Hasta 92% menos | Alto |
| Bienestar Animal | Sin sacrificio | Requiere sacrificio |
La carne cultivada está transformando la industria alimentaria al ofrecer una forma más rápida y sostenible de producir carne. Con los avances en las aprobaciones regulatorias y la reducción de los costos de producción, está destinada a convertirse en una alternativa viable en el Reino Unido y más allá.
Paso 1: Selección de Células
Elegir las células adecuadas es un paso crucial. No solo influye en la eficiencia del proceso, sino que también determina la calidad del producto final.
Métodos de Recolección de Células
Las células se obtienen a través de biopsias mínimamente invasivas, asegurando que su viabilidad se preserve bajo condiciones estrictas. Los enfoques modernos se centran en la recolección de células musculares, ya que estas forman el componente principal de la carne cultivada.
Dan Nelson, Director de Producto en CARR Biosystems, comparte:
"A través de nuestra plataforma, estamos apoyando a empresas de terapia celular y génica, biológicos y carne cultivada. Las empresas de carne cultivada están utilizando actualmente nuestra plataforma para optimizar la separación celular, el lavado y el intercambio de líquidos para la edición genética, el banco de células, el entrenamiento de semillas, la expansión celular y la diferenciación a través de la cosecha del producto."
Selección de Tipo de Célula
Cuando se trata de producción de carne cultivada, se utilizan comúnmente dos tipos principales de células:
| Tipo de Célula | Ventajas | Desventajas | Mejores Casos de Uso |
|---|---|---|---|
| Células Madre Adultas | - Más fácil de recolectar - Diferenciación sencilla - Más ampliamente aceptadas éticamente |
- Capacidad limitada para multiplicarse - Tasa de crecimiento más lenta |
- Necesidades de producción inmediata - Tipos específicos de carne |
| Células Madre Pluripotentes | - Potencial de crecimiento ilimitado - Pueden transformarse en cualquier tipo de célula - Uso a largo plazo |
- Más complejo de cultivar - Costos de producción más altos - Más difícil de diferenciar |
- Producción a gran escala - Productos de carne versátiles |
Diferentes empresas están trabajando con una variedad de células iniciales, como células madre del músculo esquelético, fibroblastos, células madre mesenquimales y células derivadas del tejido adiposo.Desarrollar nuevas líneas celulares adecuadas para la producción puede llevar de 6 a 18 meses.
Una vez que las líneas celulares óptimas están en su lugar, asegurar su viabilidad a largo plazo mediante un almacenamiento adecuado se vuelve esencial.
Sistemas de Almacenamiento Celular
El almacenamiento efectivo es clave para mantener la viabilidad celular y asegurar la consistencia en la producción. La criopreservación a -80°C ha mostrado excelentes resultados. Por ejemplo, las células miogénicas bovinas retuvieron un 97.9% de vitalidad después de un año en criopreservación, sin pérdida en su capacidad de crecer o diferenciarse.
Steffen Mueller, Gerente de Negocios Europeo en CARR Biosystems, destaca:
"Lo importante es comenzar temprano caracterizando completamente los parámetros críticos del proceso que influyen en la eficiencia y calidad de la fabricación del producto."
Para mantener la calidad celular, los sistemas de almacenamiento adecuados dependen de:
- Entornos controlados por temperatura
- Medios de preservación especializados
- Pruebas rutinarias de viabilidad
- Protocolos estrictos de prevención de contaminación
- Registro y documentación detallados
Las aprobaciones regulatorias recientes destacan el éxito de estos métodos. En 2024, el Ministerio de Salud de Israel aprobó el producto de carne cultivada de Aleph Farms, mientras que en el Reino Unido, Meatly recibió luz verde para vender pollo cultivado como alimento para mascotas. Estos hitos subrayan el progreso que se está logrando en la producción de carne cultivada.
Paso 2: Preparación del Medio de Crecimiento
El medio de crecimiento forma la columna vertebral de la producción de carne cultivada, proporcionando los nutrientes necesarios para el crecimiento y desarrollo celular.Su composición no solo influye en la eficiencia del crecimiento celular, sino que también desempeña un papel en la calidad del producto final. Aquí hay un vistazo más de cerca a sus componentes clave, los avances recientes y los enfoques de ahorro de costos que están allanando el camino para la producción a gran escala.
Ingredientes del Medio de Crecimiento
Los ingredientes en el medio de crecimiento son cuidadosamente seleccionados para apoyar el desarrollo celular y asegurar condiciones óptimas de crecimiento:
| Componente | Función | Ejemplo |
|---|---|---|
| Glucosa | Fuente de energía | Dextrosa de grado alimenticio |
| Aminoácidos | Bloques de construcción de proteínas | L-glutamina, aminoácidos esenciales |
| Sales Inorgánicas | Mantener el equilibrio celular | Cloruro de sodio, cloruro de potasio |
| Vitaminas | Apoyar los procesos metabólicos | Complejo B, ácido ascórbico |
| Buffers | Regular los niveles de pH | Sistemas de HEPES, bicarbonato |
Para lograr los mejores resultados, estos ingredientes deben estar equilibrados con precisión.El agua utilizada en el medio se somete a un procesamiento riguroso: ósmosis inversa, desionización y filtración, antes de ser esterilizada con un filtro de 0.22 µm.
Alternativas Sin Suero
El cambio a soluciones sin suero ha sido un cambio radical para la industria. En un desarrollo importante, Aleph Farms obtuvo la aprobación del Ministerio de Salud de Israel en enero de 2024 para su carne cultivada sin suero, marcando un paso significativo hacia adelante.
El Good Food Institute destaca el papel crítico de los medios de crecimiento, afirmando:
"El medio de cultivo celular es el factor más importante para el éxito a corto plazo de la industria de la carne cultivada."
Mosa Meat, en colaboración con Nutreco, ha logrado un progreso significativo al sustituir el 99.2% de su alimento celular basal con componentes de grado alimenticio, todo mientras mantiene tasas de crecimiento celular similares. Estas innovaciones no solo están avanzando la ciencia, sino que también están ayudando a reducir costos.
Reducción de Costos de Medios
Reducir el costo de los medios de crecimiento es esencial para hacer que la carne cultivada sea escalable y asequible. Aquí hay algunas estrategias efectivas que se están empleando:
- Formulaciones Optimizadas: Investigadores de la Universidad Northwestern han logrado una reducción del 97% en el costo de los medios de células madre a través de formulaciones optimizadas y compras al por mayor.
- Componentes de Grado Alimenticio: Usar ingredientes de grado alimenticio en lugar de alternativas de grado reactivo puede reducir los costos hasta en un 82% cuando se compran al por mayor (escala de 1 kg).
- Métodos de Producción Innovadores: Believer Meats ha desarrollado un medio sin suero que cuesta solo £0.50 por litro al reemplazar proteínas costosas con concentraciones optimizadas de componentes más asequibles.
IntegriCulture Inc., en asociación con JT Group, también ha avanzado al reducir el número de componentes de medios de 31 a 16, incorporando extracto de levadura como una fuente de aminoácidos más económica. Estos avances son vitales para garantizar que la producción de carne cultivada pueda eventualmente alcanzar una escala rentable y sostenible.
Paso 3: Crecimiento en Biorreactor
Los biorreactores son la columna vertebral del crecimiento celular en entornos controlados, ofreciendo condiciones precisas y escalabilidad para satisfacer las demandas de producción.
Opciones de Biorreactores
No hay un enfoque único para todos cuando se trata de biorreactores.Diferentes diseños atienden necesidades específicas, cada uno con sus propias ventajas:
| Tipo de Biorreactor | Características Clave | Mejor Adecuado Para |
|---|---|---|
| Tanque Agitado | Mezcla mecánica, capacidad de hasta 20,000L | Cultivos en suspensión a gran escala |
| Elevación por Aire | Sin partes móviles, estrés de cizallamiento mínimo | Volúmenes ultra grandes (>20,000L) |
| Fibra Hueca | Superficie para la adhesión celular, bajo estrés mecánico | Crecimiento de tejidos especializado |
| Plataforma de Balanceo | Mezcla suave, sistemas de un solo uso | Producción a pequeña y mediana escala |
Por ejemplo, Cellular Agriculture Ltd está desarrollando un biorreactor de fibra hueca diseñado específicamente para tipos de células de carne cultivada. Esto refleja un cambio en la industria hacia la creación de equipos diseñados para estas aplicaciones, en lugar de reutilizar herramientas farmacéuticas.
Condiciones de Crecimiento
Una vez que se elige el biorreactor adecuado, mantener el ambiente perfecto para el crecimiento celular se convierte en el enfoque principal. Los biorreactores modernos están equipados con sistemas de monitoreo avanzados para mantener los parámetros críticos bajo control:
- Temperatura: Mantenida constante a 37°C, ya que incluso un ligero aumento por encima de 38°C puede dañar la salud celular.
- Niveles de pH: Gestionados con precisión entre 7.0 y 7.4 con sistemas de amortiguación automatizados.
- Saturación de Oxígeno: Mantenida dentro del 20–50% de saturación de aire para promover el crecimiento.
Marie-Laure Collignon, Científica Senior de Aplicaciones de Bioprocesos en Cytiva, destaca la importancia de estos parámetros:
"Controlar los parámetros clave de un biorreactor, como la temperatura, el pH, el O2 puro (pO2), la agitación y la presión, es esencial para mantener las células en un entorno físico y químico, optimizando su rendimiento."
Escalado de Producción
Según McKinsey, los volúmenes de producción podrían saltar de 1,000–75,000 toneladas para 2025 a unas asombrosas 400,000–2.1 millones de toneladas para 2030. Lograr esto requiere avances en bioprocesos, formulaciones de medios y tecnología de biorreactores, que ya están mostrando resultados prometedores:
- Mejoras de Proceso: Las líneas celulares genéticamente modificadas ahora convierten el glutamato en glutamina internamente, reduciendo la acumulación de amoníaco.
- Procesamiento Continuo: Un nuevo recubrimiento de péptidos permite que las células se adhieran, crezcan y se desprendan continuamente, optimizando las operaciones.
- Aumentos de Rendimiento: Los rendimientos han aumentado de 5–10 g/L a 300–360 g/L, gracias a diseños mejorados de biorreactores y procesos optimizados.
Mientras que la mayoría de las empresas actualmente están produciendo a escalas de kilogramos, los biorreactores a gran escala están en el horizonte, con planes para un crecimiento significativo en los próximos años. Estos desarrollos están preparando el escenario para que la producción a escala comercial se convierta en una realidad.
Paso 4: Creación de la Estructura de la Carne
La construcción de la estructura de la carne cultivada comienza con la elección de los materiales de andamiaje adecuados. Estos materiales replican la matriz extracelular que se encuentra en los tejidos naturales, proporcionando el soporte necesario para el crecimiento y desarrollo celular.
| Tipo de Andamio | Materiales Utilizados | Beneficios |
|---|---|---|
| Natural | Fibrina, gelatina, ácido hialurónico | Fomenta la interacción celular natural |
| De origen vegetal | Proteína de soya, tejido de espárrago, alginato | Económico y respetuoso con el medio ambiente |
| Sintético | PEG, PGA, PHEMA | Propiedades personalizables |
| Compuesto | Mezclas naturales-sintéticas | Combina las fortalezas de diferentes materiales |
Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han avanzado utilizando proteínas vegetales derivadas de maíz, cebada y centeno para crear andamios comestibles. Estos andamios no solo apoyan el crecimiento celular, sino que también mantienen su estructura durante todo el proceso de cultivo. Con la ayuda de la impresión 3D avanzada, estos materiales diseñados permiten dar forma precisa a las estructuras de carne.
Métodos de Impresión 3D
La impresión 3D juega un papel clave en la conformación de la estructura de la carne cultivada. Aleph Farms ha desarrollado una plataforma de bioimpresión que recibió la aprobación regulatoria en Israel en enero de 2024.
"Puedes controlar la forma, estructura, perfil de sabor y valor nutricional de un alimento integrando varios ingredientes. Esto es especialmente importante para la industria de la carne cultivada, donde las diferencias en textura, sabor y color son esenciales para producir productos cárnicos a la par con la industria cárnica convencional." – Bryan Quoc Le, científico de alimentos
El proceso involucra tres pasos principales:
- Preparación de bio-tinta: Combinación de células cultivadas con materiales de soporte para crear una mezcla imprimible.
- Construcción capa por capa: Uso de diseños digitales para depositar bio-tinta con precisión.
- Estabilización de la estructura: Permitir que la estructura impresa madure y desarrolle características similares a los tejidos.
Este nivel de precisión ayuda a crear carne con la textura y estructura que los consumidores esperan.
Desarrollo de Textura
La textura es un factor decisivo para la satisfacción del consumidor. Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS) han desarrollado un método innovador llamado inmersión Rotary Jet-Spinning (iRJS).Esta tecnología produce nanofibras que se asemejan estrechamente a la estructura fibrosa de la carne natural.
Los aspectos clave del desarrollo de la textura incluyen:
| Aspecto | Método | Resultado |
|---|---|---|
| Estructura Muscular | Andamios de nanofibras alineadas | Produce fibras largas, similares a la carne |
| Distribución de Grasa | Células de grasa colocadas estratégicamente | Logra un marmoleado ideal, aproximadamente 36% de grasa |
| Maduración del Tejido | Condiciones ambientales controladas | Garantiza la consistencia y textura adecuadas |
"El sabor, el color y la textura serán críticos para la aceptación del consumidor de la carne cultivada", dice David Kaplan, Profesor de Ingeniería de la Familia Stern en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts.
Empresas como Steakholder Foods están poniendo estos principios en acción. Han creado carne de res con alto marmoleo al superponer tejidos musculares y grasos con una precisión increíble. Su tecnología incluso permite patrones de marmoleo programables, mostrando hasta dónde ha llegado la producción de carne cultivada en replicar la textura y apariencia de la carne tradicional.
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Paso 5: Procesamiento Final
Después de la cultivación en biorreactores y el desarrollo de la estructura de la carne, el siguiente paso es preparar el producto para la venta al por menor. Esta etapa se centra en garantizar que la carne sea segura para el consumo y cumpla con altos estándares de calidad.
Recolección de Carne
La carne cultivada se separa cuidadosamente de su medio de crecimiento en un entorno estéril y controlado. En este punto, se realiza una verificación inicial de calidad para verificar que el tejido se haya formado y diferenciado según lo previsto antes de avanzar.
Controles de Seguridad
Una vez recolectada, la carne se somete a rigurosos protocolos de seguridad descritos en la Directiva FSIS 7800.1. Estos incluyen pruebas microbiológicas para conteos aeróbicos, Salmonella y Listeria monocytogenes. Pasos adicionales, como evaluaciones de calidad, monitoreo ambiental y revisiones exhaustivas de documentación, aseguran que el producto sea seguro y cumpla con las normativas.
"Los alimentos elaborados con células animales cultivadas deben cumplir con los mismos requisitos estrictos, incluidos los requisitos de seguridad, que todos los demás alimentos regulados por la FDA." – Comunicado de Prensa de la FDA
Acabado del Producto
En esta fase, la carne cultivada se empaqueta para garantizar que se mantenga fresca y visualmente atractiva mientras se extiende su vida útil.Se utilizan varios métodos de embalaje dependiendo de las necesidades del producto:
- Embalaje en Atmósfera Modificada (MAP): Utiliza una mezcla de gases (50% O₂, 30% CO₂, 20% N₂) para mantener el color y minimizar la oxidación.
- Embalaje al Vacío: Reduce la oxidación de grasas al eliminar el aire.
- Embalaje Activo: Incorpora antioxidantes naturales para proporcionar protección adicional contra la oxidación.
La elección del embalaje depende de las características del producto y la vida útil deseada. A medida que la tecnología avanza, los métodos de procesamiento y embalaje continúan adaptándose para cumplir con los requisitos regulatorios y las expectativas de los consumidores. El tiempo requerido para esta etapa varía según la escala de producción y las demandas específicas del producto.
Comparación del Tiempo de Producción
La carne cultivada se produce en solo 2–8 semanas, un avance dramático en comparación con los tiempos de producción de carne de res tradicional. La carne de res convencional típicamente toma 14–15 meses, mientras que la carne de res terminada en pasto puede extenderse a 24–30 meses. Estos tiempos de producción más cortos están transformando cómo la industria satisface la creciente demanda de los consumidores.
La ganadería tradicional requiere que los animales alcancen un peso de 540–590 kg antes de que puedan ser enviados al mercado, consumiendo grandes cantidades de tiempo, recursos y tierra en el proceso.
Los avances recientes están empujando estos límites aún más. Por ejemplo, la tecnología Opti-Ox de Meatable ha reducido a la mitad el tiempo de diferenciación celular, reduciéndolo de ocho días a solo cuatro.
"Este es verdaderamente un momento notable para Meatable y la industria de la carne cultivada en su conjunto, ya que acabamos de hacer el proceso más rápido de la industria aún más rápido." - Daan Luining, Co-fundador y CTO de Meatable
A continuación, se presenta una comparación de los tiempos de producción entre diferentes tipos de carne:
| Tipo de Carne | Tiempo de Producción Tradicional | Tiempo de Producción Cultivada |
|---|---|---|
| Carne de Res | 14-15 meses (estándar) / 24-30 meses (terminado en pasto) | 2-8 semanas |
| Cerdo | 244-284 días (incluyendo 114 días de gestación) | 2-8 semanas |
| Pollo | 6-7 semanas | 2-4 semanas |
El uso de biorreactores en la producción de carne cultivada asegura un entorno controlado y consistente durante todo el año. Esto significa que la producción no se ve afectada por cambios estacionales o climáticos, proporcionando cadenas de suministro estables y una producción predecible.Tal fiabilidad es un cambio de juego para satisfacer las demandas del mercado de manera eficiente.
El proceso de cuatro días de Meatable es ahora el más rápido en la industria, haciéndolo aproximadamente 60 veces más rápido que los métodos tradicionales de producción de cerdo. Esta velocidad permite una rápida adaptación al mercado y una mejor utilización de las instalaciones de producción.
Conclusión: Próximos pasos
A medida que la industria de la carne cultivada evoluciona, el enfoque ahora está en aumentar la producción, adaptar los marcos regulatorios y preparar el mercado para una adopción más amplia. Los avances en tecnología están reduciendo los costos, con formulaciones de medios sin suero que se espera caigan por debajo de £0.19 por litro - una señal prometedora para el futuro.
Los esfuerzos de escalado están tomando el centro del escenario.Los biorreactores con capacidades de hasta 15,000 litros ya están en uso, impulsando el desarrollo de diseños de instalaciones más eficientes, una mayor automatización y herramientas computacionales mejoradas para optimizar la formulación de medios. Al mismo tiempo, los avances en la ingeniería celular están acelerando el progreso en todos los ámbitos.
Para mantener este impulso, la alineación regulatoria y el respaldo financiero son cruciales.
"Para expandir la tecnología [necesaria para producir carne cultivada], necesitamos inversiones en capex [gastos de capital], que son muy costosos para este tipo de tecnología. Los gobiernos deberían participar [en la recaudación de fondos], ya que actualmente está liderada principalmente por inversores privados." - Neta Lavon, directora de tecnología en Aleph Farms
El gobierno del Reino Unido ya ha prometido £75 millones para iniciativas de alimentos sostenibles, y el programa de sandbox regulatorio de la Agencia de Normas Alimentarias está trabajando para acelerar los procesos de aprobación.Simplificar estas vías regulatorias es vital, ya que el sistema actual de presentaciones costosas y que consumen mucho tiempo podría ralentizar el progreso.
El potencial del mercado es inmenso, con proyecciones que sugieren que la industria podría alcanzar los £68.4 mil millones para finales de la década. Un análisis tecno-económico estima que el pollo cultivado podría eventualmente costar £4.71 por libra, haciéndolo competitivo con el pollo orgánico. Esta trayectoria se construye sobre una base de seguridad e innovación.
"La innovación segura está en el corazón de este programa. Al priorizar la seguridad del consumidor y asegurarnos de que los nuevos alimentos, como productos cultivados en células, sean seguros, podemos apoyar el crecimiento en sectores innovadores. Nuestro objetivo es, en última instancia, proporcionar a los consumidores una mayor variedad de nuevos alimentos, manteniendo los más altos estándares de seguridad." - Prof Robin May, asesor científico jefe en la FSA
El enfoque ahora se centra en refinar el sabor y la textura, mejorar la asequibilidad y expandir la disponibilidad. Estos esfuerzos tienen como objetivo establecer la carne cultivada como una opción de proteína práctica y atractiva para los consumidores en todo el Reino Unido.
Preguntas Frecuentes
¿Cómo hacen los biorreactores que la producción de carne cultivada sea más sostenible?
Los biorreactores desempeñan un papel clave en la producción de carne cultivada de una manera más sostenible. Proporcionan un entorno controlado donde las células animales pueden crecer en tejido, eliminando la necesidad de criar o sacrificar animales. Este enfoque reduce significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero y requiere mucho menos terreno en comparación con la agricultura tradicional.
Los estudios indican que la carne cultivada podría reducir las emisiones hasta en un 92% y el uso de la tierra en un 90%.Además, los biorreactores pueden operar utilizando energía renovable, lo que reduce aún más su impacto ambiental. Al abordar preocupaciones éticas y presiones ambientales, esta tecnología presenta una solución prometedora para satisfacer la creciente demanda global de proteínas.
¿Qué hace que reducir el costo de los medios de cultivo para la carne cultivada sea tan desafiante, y cómo están las empresas abordando este problema?
Reducir el costo de los medios de cultivo es uno de los mayores obstáculos en la producción de carne cultivada, ya que puede representar hasta el 95% de los costos totales. Los principales desafíos incluyen encontrar ingredientes asequibles, cumplir con estrictos estándares regulatorios y asegurar que el medio proporcione los nutrientes necesarios para que las células crezcan de manera efectiva.
Para abordar estos obstáculos, muchas empresas están trabajando en medios sin suero, que eliminan componentes costosos de origen animal. También están ajustando las formulaciones para incluir ingredientes más económicos. Otros están investigando fuentes alternativas de proteínas y factores de crecimiento, al tiempo que mejoran la eficiencia de los bioprocesos para minimizar el consumo de medios. Estos avances son pasos cruciales hacia hacer que la carne cultivada sea más asequible y ampliamente disponible.
¿Cómo mejoran la textura y el sabor de la carne cultivada la impresión 3D y los andamios avanzados?
Los avances en la impresión 3D y los materiales de andamios están transformando la forma en que la carne cultivada imita la textura y el sabor de la carne tradicional. Al usar andamios comestibles a base de plantas, estas tecnologías mejoran la sensación en boca general mientras guían el crecimiento celular para replicar los patrones intrincados que se encuentran en los cortes naturales de carne.
Lo que es aún más emocionante es el potencial de los andamios para incluir componentes que realzan el sabor. Estos pueden liberar compuestos específicos durante la cocción, ofreciendo una experiencia de sabor que se siente más cercana a la carne convencional. Juntas, estas innovaciones están ayudando a que la carne cultivada no solo parezca la parte, sino que también sepa y se sienta como la verdadera, haciendo que sea una opción más tentadora para los consumidores.
