La carne cultivada se cultiva a partir de células animales en un laboratorio, no en una granja. Para crecer, estas células necesitan nutrientes entregados a través de un sistema controlado. Así es como funciona:
- Sistemas de Entrega de Nutrientes: Las células necesitan una mezcla de glucosa, aminoácidos, sales y vitaminas para sobrevivir, multiplicarse y formar músculo, grasa y tejido conectivo. Estos se proporcionan a través de un líquido llamado medio de cultivo celular.
- Componentes Clave: El medio incluye nutrientes básicos (como glucosa y aminoácidos) y aditivos (como factores de crecimiento y hormonas) para guiar el crecimiento y desarrollo celular.
- Desafíos de Costos: Tradicionalmente, el medio representaba el 55–95% de los costos, pero las opciones sin suero y de grado alimenticio ahora cuestan menos de £0.76 por litro, con objetivos de reducir esto a £0.19 por litro.
- Métodos de Crecimiento: Las células crecen en microportadores (pequeñas esferas) en suspensión o en andamios en estructuras 3D, imitando entornos naturales.
- Sistemas de Producción: Los nutrientes se entregan en sistemas por lotes, alimentación por lotes o perfusión, cada uno con compensaciones en costo, eficiencia y escalabilidad.
- Entrega de Oxígeno: El oxígeno es crítico para el crecimiento celular, pero es un desafío proporcionarlo en cultivos densos. Las soluciones incluyen el uso de proteínas que se unen al oxígeno para mejorar la eficiencia.
Por Qué Importa: La entrega de nutrientes afecta el costo, calidad, sabor y seguridad de la carne cultivada. Los avances en medios sin suero, ingredientes de grado alimenticio y sistemas escalables están haciendo que la producción sea más asequible y eficiente.
| Sistema | Costo (£/kg) | Capital (£M) | Volumen del reactor (m³) | Rendimiento (kTA) | Ventaja | Desafío |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Lote | £30 | £262 | 649 | 6.8 | Costos más bajos | Volúmenes de reactor más grandes |
| Perfusión | £41 | £530 | 197 | 6.9 | Mayor densidad celular | Necesidades de equipos complejos |
Conclusión: La industria está mejorando rápidamente los sistemas de entrega de nutrientes para hacer que la carne cultivada sea más asequible y escalable, manteniendo la calidad y la seguridad.
Componentes Clave del Medio de Cultivo Celular
El medio de cultivo celular se compone de dos elementos principales: medio basal y aditivos especializados. El medio basal proporciona los nutrientes esenciales que las células necesitan para sobrevivir, mientras que los aditivos, como los factores de crecimiento y las hormonas, ayudan a las células a multiplicarse y formar tejidos [1].
Medio Basal: La Base Nutricional
El medio basal es esencialmente una solución tamponada que contiene glucosa, sales, vitaminas y aminoácidos esenciales [1]. La glucosa sirve como la fuente principal de energía y se utiliza típicamente en concentraciones que varían de 5.5 a 55 mM [2]. Según el Medio Esencial Mínimo de Eagle, 13 aminoácidos se consideran esenciales in vitro, aunque estos difieren de lo que las células requieren en organismos vivos [2].
Los componentes inorgánicos, incluidos los macro y micronutrientes, se miden cuidadosamente para satisfacer las necesidades celulares [5]. Elementos menores como los lípidos y antioxidantes también juegan un papel en el apoyo a la salud celular. Una vez que estos nutrientes fundamentales están en su lugar, el siguiente paso implica guiar el desarrollo celular con factores de crecimiento.
Factores de Crecimiento y Aditivos
Las células en la producción de carne cultivada necesitan más que solo nutrición básica: también requieren señales para crecer, multiplicarse y desarrollarse en tejidos. Los factores de crecimiento y las hormonas proporcionan estas señales, asegurando la función celular adecuada, la integridad estructural y la diferenciación [8].Los factores de crecimiento frecuentemente utilizados incluyen:
- Factor de Crecimiento de Fibroblastos (FGF)
- Factores de Crecimiento Similares a la Insulina (IGF-1 e IGF-2)
- Factor de Crecimiento Transformante-beta (TGF-β)
- Factor de Crecimiento Derivado de Plaquetas (PDGF)
- Factor de Crecimiento de Hepatocitos (HGF) [8]
El costo de estos aditivos ha sido históricamente un desafío, pero los avances recientes los están haciendo más asequibles. Por ejemplo, un estudio de 2024 en Cell Reports Sustainability mostró un avance donde las células satélite bovinas inmortalizadas fueron diseñadas para producir su propio FGF2, lo que podría eliminar la necesidad de factores de crecimiento externos costosos [9].
"Este tipo de sistemas ofrecen el potencial de reducir drásticamente el costo de producción de carne cultivada al involucrar a las propias células para trabajar con nosotros en los procesos, requiriendo menos insumos externos (ingredientes añadidos) y, por lo tanto, menos procesos de producción secundarios para esos insumos." – Andrew Stout, Investigador Principal [9]
Curiosamente, los componentes no cárnicos como el andamiaje y los factores de crecimiento residuales típicamente representan una pequeña fracción - solo del 1% al 5% - del producto final [7]. Estos desarrollos están allanando el camino para medios sin suero y de grado alimenticio.
Transición a Medios Sin Suero y de Grado Alimenticio
Con el impulso por la eficiencia de costos y prácticas éticas, la industria se está moviendo hacia medios sin suero y de grado alimenticio.Este cambio elimina la necesidad de componentes derivados de animales como el suero fetal bovino (FBS), lo cual ha sido una gran preocupación debido a riesgos éticos y de contaminación. Las ventajas financieras son claras: Believer Meats ha demostrado que los medios sin suero pueden producirse por tan solo £0.48 por litro, y los avances futuros podrían reducir los costos a menos de £0.19 por litro [10] [1].
Los componentes de grado alimenticio ofrecen otra oportunidad para reducir costos. En promedio, son un 82% más baratos que las alternativas de grado reactivo cuando se compran a una escala de 1 kg [10]. Reemplazar los ingredientes del medio basal con opciones de grado alimenticio podría reducir los costos potencialmente en un 77% [10]. Las aprobaciones regulatorias también están reforzando esta tendencia.Por ejemplo:
- En enero de 2023, la Agencia de Alimentos de Singapur aprobó el pollo cultivado sin suero de GOOD Meat.
- En enero de 2024, el Ministerio de Salud de Israel aprobó la carne de res cultivada sin suero de Aleph Farms.
- En julio de 2024, Meatly recibió la aprobación del Reino Unido para su alimento para mascotas cultivado [10].
Además, Mosa Meat, en colaboración con Nutreco, reemplazó con éxito el 99.2% del alimento basal para células por peso con componentes de grado alimenticio, logrando un crecimiento celular comparable al medio de grado farmacéutico [10].
Cambiar a medios de grado alimenticio sin suero ofrece más que solo beneficios económicos.Aborda preocupaciones éticas, reduce el riesgo de contaminación, asegura una calidad consistente y simplifica el procesamiento posterior [2] [6] [11]. Esta transición marca un paso clave hacia adelante para hacer que la producción de carne cultivada sea más eficiente y sostenible.
Métodos para Entregar Nutrientes a las Células de Carne Cultivada
Una vez que se define la composición del medio de cultivo celular, el siguiente desafío es averiguar cómo entregar nutrientes de manera efectiva para sostener el crecimiento celular. El método utilizado para la entrega de nutrientes depende en gran medida del sistema de cultivo y de cómo se cultivan las células. Diferentes sistemas requieren enfoques específicos para asegurar que las células reciban el alimento que necesitan a lo largo de su ciclo de crecimiento.
Cultivos en Suspensión y Adherentes
En la producción de carne cultivada, las células se cultivan típicamente utilizando cultivos en suspensión o cultivos adherentes. Cada método tiene su propia forma de suministrar nutrientes.
En cultivos en suspensión, se utilizan microportadores - pequeñas perlas flotantes - para proporcionar superficies a las células dependientes de anclaje. Estas perlas aumentan el área de superficie disponible para el crecimiento celular, permitiendo densidades celulares más altas. A medida que el medio circula a través del biorreactor, las células adheridas a los microportadores absorben nutrientes directamente de su entorno. Empresas como Matrix Meats y Tantti Laboratory incluso han desarrollado microportadores comestibles para la producción de carne cultivada. Estos portadores comestibles pueden integrarse directamente en el producto final, eliminando la necesidad de un paso de separación requerido con portadores no comestibles.
Por otro lado, las culturas adherentes utilizan andamios para crear una estructura tridimensional que imita el entorno natural de las células dentro del tejido vivo. Estos andamios deben ser biocompatibles y biodegradables o comestibles, con propiedades mecánicas que apoyen el crecimiento celular. La estructura 3D mejora el flujo de nutrientes y oxígeno a lo largo del tejido, replicando condiciones más cercanas a las que se encuentran en los organismos vivos.
Estos métodos influyen en cómo se distribuyen inicialmente los nutrientes. Las culturas en suspensión con microportadores son a menudo ideales para la expansión celular en etapas tempranas, mientras que las culturas adherentes con andamios son más adecuadas para la formación y diferenciación de tejidos durante las etapas posteriores de producción.
Sistemas de Lote, Alimentación por Lote y Perfusión
El momento y el método de entrega de nutrientes juegan un papel importante en el crecimiento celular, la calidad del producto y los costos de producción.La producción de carne cultivada generalmente utiliza uno de tres sistemas:
| Sistema | Entrega de Nutrientes | Ventajas | Mejor Usado Para |
|---|---|---|---|
| Por Lotes | Todos los nutrientes se añaden al inicio (sistema cerrado) | Sencillo y rápido para experimentos | Procesos de cultivo cortos y rápidos |
| Alimentación por Lotes | Nutrientes suministrados continuamente durante el crecimiento | Mayores rendimientos con más flexibilidad | Producción de alta densidad y adaptable |
| Perfusión | Medio fresco añadido mientras se elimina el desecho | Soporta entornos estables y de alta densidad | Escenarios de producción controlada a largo plazo |
Sistemas por lotes son sencillos: todos los nutrientes se añaden al inicio y no se realizan más adiciones. Esta simplicidad los hace ideales para experimentos rápidos, aunque a menudo resultan en rendimientos de biomasa limitados.
Los sistemas de alimentación por lotes implican agregar nutrientes gradualmente durante todo el proceso de cultivo. Este enfoque puede aumentar los rendimientos generales, pero también puede llevar a tiempos de procesamiento más largos y a la acumulación de subproductos que podrían inhibir el crecimiento celular.
Los sistemas de perfusión llevan las cosas un paso más allá. Se suministra continuamente medio fresco mientras se eliminan los productos de desecho y las células muertas. Esto mantiene el entorno de cultivo estable y apoya altas densidades celulares durante períodos prolongados, lo que lo hace particularmente adecuado para la producción a gran escala.
La elección del sistema depende de factores como el presupuesto, los objetivos de producción y el equilibrio deseado entre rendimiento y calidad. Esta estrategia de suministro de nutrientes se vincula naturalmente con el siguiente desafío: la entrega de oxígeno.
Entrega de oxígeno en biorreactores
La entrega efectiva de oxígeno es uno de los mayores desafíos en la producción de carne cultivada. La respiración aeróbica genera 19 veces más energía por molécula de glucosa que la fermentación láctica, lo que hace que el oxígeno sea crítico para un metabolismo celular eficiente [12].
Sin embargo, los medios de cultivo transportan mucho menos oxígeno disuelto que la sangre, aproximadamente 45 veces menos, creando un cuello de botella a medida que aumenta la densidad celular [12]. Por lo tanto, la entrega eficiente de oxígeno, junto con la eliminación de dióxido de carbono, es esencial.
Los métodos tradicionales de oxigenación, como la mezcla y el burbujeo de gas, pueden introducir estrés mecánico que daña las células. Para abordar esto, los investigadores han explorado el uso de proteínas que se unen al oxígeno, como la hemoglobina, para mejorar la entrega de oxígeno sin la necesidad de una mezcla agresiva.Por ejemplo, Hemarina, una empresa especializada en proteínas de unión al oxígeno, desarrolló HEMBoost para la fermentación de alimentos y HEMOXCell (de Alitta virens) para el cultivo de células de mamíferos. Los estudios han mostrado resultados prometedores; un ejemplo mostró un aumento de 4.6 veces en la densidad celular en células CHO cuando se añadió HEMOXCell [12].
Diferentes transportadores de oxígeno tienen propiedades únicas. Las hemoglobinas de mamíferos han mostrado resultados mixtos en el cultivo celular, mientras que las fitoglobinas de plantas, aunque tienen una mayor afinidad por el oxígeno, pueden no ser tan efectivas para ciertos procesos en la producción de carne cultivada.
Curiosamente, la entrega de oxígeno debe ajustarse cuidadosamente para coincidir con los requisitos de las células en diferentes etapas. Por ejemplo, las células del músculo esquelético prosperan a niveles de oxígeno mucho más bajos que las condiciones atmosféricas: presiones parciales de 15 a 76 mmHg en comparación con 160 mmHg a nivel del mar [12].En algunos casos, la hipoxia leve puede incluso fomentar la proliferación celular y mejorar la renovación de las células satélite. Esto resalta la importancia de adaptar la entrega de oxígeno para optimizar el crecimiento y desarrollo celular, complementando los métodos de entrega de nutrientes discutidos anteriormente.
Avances y Desafíos en la Entrega de Nutrientes
Los avances recientes en los sistemas de entrega de nutrientes están transformando la industria de la carne cultivada, ofreciendo formas de reducir costos y aumentar la producción. Aunque estos desarrollos son prometedores, el camino hacia el éxito comercial todavía está lleno de desafíos. El progreso en medios sin suero (SFM) y tecnologías de escalado está revolucionando cómo se entregan los nutrientes a las células, pero la producción a gran escala continúa llevando los sistemas existentes a sus límites.
Progreso en Medios Sin Suero y Reducción de Costos
Uno de los cambios más impactantes en la entrega de nutrientes ha sido el alejamiento del suero fetal bovino (FBS).Los medios sin suero ahora representan al menos la mitad de los costos operativos variables en la producción de carne cultivada [10]. Las empresas están encontrando formas innovadoras de reducir estos costos. Por ejemplo, Believer Meats ha logrado producir medios sin suero por solo $0.63 por litro al reemplazar la albúmina y ajustar los componentes del medio [10].
Cambiar a componentes de grado alimenticio también ha demostrado ser un cambio radical. La investigación muestra que los componentes de grado alimenticio son, en promedio, un 82% más baratos que las alternativas de grado reactivo a una escala de 1 kg [10]. Mosa Meat, en colaboración con Nutreco, reemplazó el 99.2% de su alimento celular basal con componentes de grado alimenticio, logrando un crecimiento celular comparable al de los medios de grado farmacéutico [10].De manera similar, Nutreco y Blue Nalu demostraron que las células musculares de atún rojo prosperan igualmente bien tanto en medios de grado alimenticio como en medios de grado farmacéutico [10].
"Reemplazar los componentes del medio basal con equivalentes a granel de grado alimenticio podría reducir el costo del medio basal en un 77%." – Liz Specht [10]
Sin embargo, los costos de los factores de crecimiento siguen siendo un obstáculo importante. Por ejemplo, casi el 98% del costo del medio Essential 8 está vinculado a FGF-2 y TGF-β [10]. Para abordar esto, empresas como BioBetter están explorando métodos innovadores, como la producción de factores de crecimiento en plantas de tabaco, con costos que se espera que bajen a $1 por gramo de proteína [10]. Las aprobaciones regulatorias en países como Singapur, Israel y el Reino Unido apoyan aún más estos avances [10].
Ampliación de Sistemas de Entrega de Nutrientes
Ampliar la entrega de nutrientes desde entornos de laboratorio hasta la producción comercial es un desafío complejo. Con los fabricantes apuntando a volúmenes de producción de alrededor de 300,000 libras anualmente para 2027 [4], el enfoque está en asegurar una distribución uniforme de nutrientes y una gestión eficiente de residuos. Estos factores influyen directamente tanto en el crecimiento celular como en la calidad del producto final.
Mantener condiciones consistentes en sistemas a gran escala es particularmente complicado. Los reactores de tanque agitado, ampliamente utilizados por su escalabilidad, a menudo enfrentan problemas como gradientes de oxígeno y estrés de cizallamiento, que pueden interrumpir el crecimiento celular a medida que aumenta el tamaño del reactor [13].
Para abordar estos desafíos, el reciclaje de medios y el procesamiento continuo están ganando terreno.Los biorreactores de perfusión, por ejemplo, permiten la cosecha continua y la eliminación de desechos mientras reciclan el medio, lo que mejora la eficiencia y reduce los costos [4]. Sin embargo, estos reactores son más pequeños y más difíciles de escalar en comparación con los sistemas de tanque agitado, creando compensaciones entre la eficiencia operativa y la capacidad de producción [4].
El diseño de las instalaciones también juega un papel crucial. Los sistemas de procesamiento cerrados pueden minimizar la necesidad de salas limpias costosas, pero requieren sistemas avanzados de monitoreo y control para mantener la esterilidad. A medida que la industria evoluciona, las empresas se están especializando cada vez más en áreas como el desarrollo de medios sin animales, la producción de factores de crecimiento y el diseño de bioprocesos para mejorar la flexibilidad y reducir costos [4][14].
Comparación de Estrategias de Entrega de Nutrientes
La elección de la estrategia de entrega de nutrientes tiene un impacto significativo tanto en los costos como en la escalabilidad. Los enfoques comunes incluyen sistemas de alimentación por lotes, procesamiento continuo y sistemas de perfusión, cada uno con su propio conjunto de compensaciones.
| Sistema | Alimentación por Lotes | Perfusión |
|---|---|---|
| Costo de Producción | £30/kg | £41/kg |
| Inversión Total de Capital | £262M | £530M |
| Volumen Total del Biorreactor | 649 m³ | 197 m³ |
| Tasa de Producción | 6.8 kTA | 6.9 kTA |
| Ventaja Clave | Menores costos de capital | Mayor densidad celular |
| Desafío Principal | Volúmenes de reactor más grandes | Necesidades de equipos complejos |
Los sistemas de alimentación por lotes son más rentables, con costos de producción de alrededor de £30/kg en comparación con £41/kg para los sistemas de perfusión [15]. Sin embargo, los sistemas de perfusión requieren volúmenes de reactor mucho más pequeños (197 m³ frente a 649 m³) y pueden lograr hasta cuatro veces el rendimiento de masa celular por volumen de reactor [17]. Por otro lado, los sistemas de perfusión vienen con costos de capital más altos, con una inversión total que alcanza aproximadamente £530M, incluyendo £71M para equipos especializados [15].
Para lograr un equilibrio entre costo y complejidad, muchas empresas están optando por productos híbridos que combinan carne cultivada con ingredientes de origen vegetal, reduciendo la masa celular requerida [17]. Otras se están moviendo hacia productos celulares no diferenciados o mínimamente diferenciados, lo que simplifica la entrega de nutrientes [17].
"Debido a los requisitos específicos de cada tipo de célula y producto, un bioproceso universal y una solución de escalado pueden no ser factibles. En consecuencia, hay una demanda de modelos tecno-económicos adicionales y datos experimentales para ajustar los bioprocesos para cada tipo de producto específico." – The Good Food Institute [16]
Seleccionar la estrategia adecuada de entrega de nutrientes es crítico.Las empresas deben sopesar sus objetivos de producción, metas de costos y requisitos de producto para encontrar enfoques que equilibren la escalabilidad con la precisión necesaria para la carne cultivada de alta calidad y segura.
sbb-itb-c323ed3
Cómo la entrega de nutrientes afecta la calidad y seguridad del producto
La entrega de nutrientes juega un papel central en la formación de la carne cultivada. Influye no solo en el crecimiento celular, sino también en el sabor, la textura, el valor nutricional y la seguridad del producto final. Como se mencionó anteriormente en la discusión sobre el medio de cultivo celular, tener un control preciso sobre la entrega de nutrientes permite a los productores ajustar estos aspectos como nunca antes.
Efectos en los perfiles nutricionales y sensoriales
La carne cultivada a menudo es nutricionalmente comparable a la carne tradicional, pero su proceso de producción ofrece una ventaja única: la capacidad de ajustar el medio de cultivo celular para mejorar nutrientes específicos.Dana Hunnes, PhD, MPH, RD, una dietista clínica en el Centro Médico Ronald Reagan UCLA, destaca este potencial:
"En principio, la carne cultivada es casi nutricionalmente idéntica a la carne criada en granjas o ranchos. Pero con la carne cultivada, se puede ajustar el medio en el que se cultivan las células vivas para añadir ciertas vitaminas y nutrientes que alterarían, y quizás mejorarían, su calidad nutricional." [18]
Al modificar la entrega de nutrientes, los productores pueden ajustar los niveles de proteínas, los perfiles de aminoácidos y las composiciones de grasa, creando potencialmente estructuras de grasa más saludables en comparación con las de la carne convencional. Sin embargo, aunque añadir vitaminas al medio podría apoyar el crecimiento celular, aún no está claro si esto resulta en un aumento notable del contenido de vitaminas en el producto final [19].
Las cualidades sensoriales de la carne cultivada - su sabor, textura y apariencia - también se moldean por la entrega de nutrientes. Por ejemplo, la hamburguesa cultivada en laboratorio de Mark Post en 2013 incorporó jugo de remolacha para el color, azafrán y caramelo para el sabor, y aglutinantes para la textura [1]. El panel de degustación encontró la hamburguesa ligeramente seca, un problema relacionado con su menor contenido de grasa, lo que ilustra cómo la entrega de nutrientes impacta directamente en la sensación en boca.
La apariencia, particularmente el color, presenta un desafío único. El tejido muscular cultivado a menudo se ve pálido debido a la expresión suprimida de mioglobina bajo condiciones estándar de oxígeno [1]. Cuando se añadió metmioglobina, el resultado fue un tono marrón que se asemeja a la carne cocida en lugar del rojo vibrante de la carne fresca [1].
La complejidad del sabor depende en gran medida de los compuestos generados durante la producción.Por ejemplo, el benzaldehído, un compuesto con sabor a almendra amarga, ha sido identificado en carne cultivada, especialmente en muestras que contienen células musculares diferenciadas [22]. De manera similar, la 2,5-dimetilpirazina, que proporciona un sabor similar al de la carne asada, apareció solo en muestras con células musculares bien diferenciadas [22].
La textura sigue siendo un obstáculo significativo. Las fibras musculares cultivadas en laboratorio tienden a presentar proteínas embrionarias o neonatales en lugar de las proteínas maduras que se encuentran en la carne tradicional. Técnicas como la estimulación eléctrica o mecánica pueden mejorar la calidad de las proteínas al aumentar el diámetro de las miofibras, pero la ampliación de estos métodos para la producción comercial aún está en investigación [1].
Estas personalizaciones en la nutrición y las cualidades sensoriales destacan la importancia de mantener estrictos protocolos de seguridad, que se abordan a través de medidas regulatorias.
Requisitos Regulatorios para la Entrega de Nutrientes
La forma en que se entregan los nutrientes durante la producción no solo impacta la calidad, sino que afecta directamente la seguridad. Esto hace que la supervisión regulatoria sea una parte crítica del proceso. Los riesgos incluyen la posible contaminación química de los ingredientes del medio, los materiales del biorreactor y los residuos dejados durante el procesamiento [20].
La esterilidad es una prioridad principal. Mycoplasma, una bacteria patógena, se encuentra en el 5% al 35% de las líneas celulares en todo el mundo [21], lo que hace esencial el riguroso cribado y desinfección. Los biorreactores deben incorporar sistemas de esterilización como tecnologías de vapor en sitio y limpieza en sitio para mantener condiciones asépticas [3].
La industria también se está moviendo hacia medios sin suero, en parte para abordar preocupaciones de seguridad.Por ejemplo, GOOD Meat hizo la transición a medios sin suero para su pollo cultivado, obteniendo la aprobación en Singapur a principios de 2023 [1]. Este movimiento reduce los riesgos de contaminación asociados con componentes derivados de animales y se alinea con estándares de seguridad más estrictos.
Las pruebas de residuos químicos son otra área crítica. Estudios sobre carne convencional han revelado residuos de antibióticos, como ciprofloxacina y tetraciclina, en niveles que superan los límites recomendados [3]. De manera similar, los productores de carne cultivada deben implementar protocolos de prueba rigurosos para detectar residuos de medios de crecimiento, antibióticos y otros químicos utilizados durante la producción.
El monitoreo de la estabilidad genética es igualmente importante. Con el tiempo, las mutaciones o la deriva genética en cultivos celulares pueden llevar a la pérdida de funciones esenciales, reducción de la calidad nutricional o incluso cambios potencialmente dañinos.Los controles genéticos regulares ayudan a garantizar que las células cultivadas mantengan sus características previstas a lo largo de los ciclos de producción [3].
El marco regulatorio para la carne cultivada está evolucionando rápidamente. En 2022, UPSIDE Foods se convirtió en la primera empresa en recibir la aprobación de la FDA para su pollo a base de células en el U.S. [20]. Singapur, Israel y el Reino Unido también están avanzando en sus procesos de aprobación [10]. Sin embargo, todavía se están desarrollando directrices integrales que cubran todos los aspectos de la producción, lo que requiere una estrecha colaboración entre investigadores y organismos reguladores [3].
Para apoyar estos esfuerzos, las tecnologías digitales de seguridad alimentaria se están volviendo vitales.Sistemas avanzados de monitoreo integrados en biorreactores pueden detectar contaminación en tiempo real, asegurando calidad consistente y cumplimiento con las regulaciones [3].
Conclusión
La entrega de nutrientes está en el corazón del crecimiento celular, sabor, textura y seguridad en la producción de carne cultivada. En el núcleo de este proceso se encuentra el medio de cultivo celular, que juega un papel crítico en dar forma al éxito a corto plazo de la industria. Tanto los aspectos económicos como técnicos de la entrega de nutrientes establecen el escenario para las oportunidades y desafíos discutidos aquí.
Uno de los objetivos más urgentes es reducir el costo del medio. Las formulaciones actuales de grado médico pueden costar alrededor de £320 por litro, pero el objetivo es reducir esto a menos de £0.20 por litro [1].Las empresas ya han avanzado al pasar a sistemas de producción sin suero, demostrando que la entrega de nutrientes sin animales no solo es posible, sino también comercialmente viable.
Sin embargo, aumentar la producción introduce nuevos desafíos. Los biorreactores a gran escala, por ejemplo, deben mantener la esterilidad y asegurar una entrega uniforme de oxígeno, problemas que requieren soluciones de ingeniería innovadoras. El movimiento de la industria hacia ingredientes de grado alimenticio, como lo demuestra la instalación especializada de Nutreco lanzada en 2024 [23], destaca un compromiso con el aumento sostenible.
La entrega de nutrientes también permite a los productores ajustar los perfiles nutricionales y las cualidades sensoriales, allanando el camino para productos más saludables y atractivos. El verdadero desafío, sin embargo, no es solo eliminar los componentes derivados de animales, sino hacerlo de manera asequible mientras se refinan las formulaciones para maximizar la productividad [1].
Como se discutió, la entrega de nutrientes es una piedra angular del crecimiento celular, la calidad del producto y la escalabilidad. Para satisfacer estas demandas, la colaboración entre investigadores, fabricantes y reguladores es vital. Al trabajar juntos, la industria puede desarrollar sistemas de entrega de nutrientes rentables y escalables que cumplan con estrictos estándares de seguridad y se alineen con las expectativas del consumidor. Se han establecido las bases; ahora, se trata de construir la infraestructura para apoyar el creciente apetito por proteínas sostenibles.
Preguntas Frecuentes
¿Qué desafíos surgen al llevar oxígeno a las células de carne cultivada y cómo se superan?
Entregar oxígeno a células de carne cultivada presenta desafíos únicos. Las estructuras celulares densas a menudo limitan la difusión del oxígeno, y las técnicas de mezcla destinadas a mejorar la transferencia de oxígeno a veces pueden dañar las células en su lugar.
Para abordar estos obstáculos, los investigadores están explorando soluciones de vanguardia. Estas incluyen diseños sofisticados de biorreactores que mejoran la distribución de oxígeno y transportadores de oxígeno especializados para asegurar que las células reciban el oxígeno necesario para un crecimiento adecuado. Estos esfuerzos están allanando el camino hacia un enfoque más eficiente y sostenible para la producción de carne cultivada.
¿Cuáles son los beneficios de cambiar a medios sin suero y de grado alimenticio en la producción de carne cultivada?
Cambiar a medios sin suero y de grado alimenticio en la producción de carne cultivada conlleva algunos beneficios importantes. Para empezar, reduce los costos de producción al eliminar la necesidad de suero derivado de animales, históricamente una de las partes más costosas del proceso. Este cambio hace que la carne cultivada sea más asequible y fácil de escalar, allanando el camino para que llegue a más personas.
Pero los beneficios no terminan ahí.Este cambio también se alinea con prácticas éticas y respetuosas con el medio ambiente. Al eliminar los ingredientes derivados de animales, apoya la producción libre de crueldad mientras reduce el impacto ambiental. Además, la carne cultivada producida de esta manera está libre de antibióticos, ofreciendo una opción de proteína más limpia y ética para aquellos que se preocupan por lo que hay en su plato y cómo llegó allí.
¿Cuáles son las diferencias entre los sistemas de lote, lote alimentado y perfusión en la producción de carne cultivada, y cómo impactan en la escalabilidad?
El método de entrega de nutrientes a las células es un factor clave en el crecimiento y la eficiencia de la producción de carne cultivada. Desglosamos los enfoques principales:
- Sistemas de lote: Estos implican agregar todos los nutrientes necesarios al inicio. Aunque son sencillos, tienen una desventaja: los nutrientes se agotan con el tiempo, lo que limita cuánto pueden crecer las células.
- Sistemas de alimentación por lotes: Aquí, se añaden nutrientes frescos a intervalos durante el proceso de cultivo. Este enfoque apoya densidades celulares y rendimientos más altos, lo que lo convierte en una opción más práctica para escalar la producción.
- Sistemas de perfusión: Estos suministran nutrientes de manera continua mientras también eliminan desechos. Esta configuración permite densidades celulares aún mayores y una calidad de producto consistente. Sin embargo, viene con una mayor complejidad y costos más altos.
Cuando se trata de producción a gran escala, los sistemas de alimentación por lotes y los sistemas de perfusión son a menudo preferidos, ya que mantienen niveles de productividad más altos y están mejor adaptados para el uso comercial. Dicho esto, la elección entre estos sistemas depende en última instancia de encontrar el equilibrio adecuado entre escalabilidad, complejidad y costo.
