Repensando la cultura celular para la producción de carne sostenible

Para el año 2050, se espera que nuestro mundo tenga 10 mil millones de personas. Este Crecimiento va a crear un gran desafío: cómo proporcionar suficiente comida para todos. Los expertos dicen que necesitaremos producir un 70% más de carne para satisfacer esta demanda. Entre los diferentes tipos de carne, los mariscos son importantes porque representan aproximadamente el 20% de la proteína animal que consumimos globalmente.

Una solución a este desafío es la carne cultivada. Este método implica el crecimiento de células animales en un entorno especial que las ayuda a desarrollarse. Ofrece beneficios sobre la producción tradicional de carne, como reducir la presión sobre las poblaciones de peces salvajes, ser más amable con los animales y bajar los riesgos de salud asociados con el procesamiento de la carne. La carne cultivada proporciona una manera sostenible y ética de satisfacer la necesidad mundial de proteínas mientras aborda problemas que se encuentran en la producción estándar de mariscos.

#El Rol de los Medios de Cultivo

El medio de cultivo es esencial en la producción de carne cultivada. Este medio apoya el crecimiento y la proliferación de células, pero el costo de estos medios puede ser muy alto, a menudo representando más del 99% de los gastos totales de producción de carne cultivada. Para hacer este proceso más asequible, los investigadores están buscando maneras de desarrollar alternativas más baratas a los medios de cultivo que se utilizan actualmente.

El Suero fetal bovino (FBS) ha sido la opción tradicional en el Cultivo celular porque contiene nutrientes importantes que las células necesitan para crecer. Sin embargo, el FBS es caro y plantea preocupaciones éticas, así como riesgos de propagación de enfermedades. Esto ha llevado a los investigadores a buscar opciones más Sostenibles y rentables.

#Alternativas al Suero Fetal Bovino

Los hidrolizados de proteínas son una de estas alternativas. Estos se obtienen al descomponer proteínas y pueden utilizarse para proporcionar nutrientes esenciales y factores de crecimiento para las células durante su proceso de crecimiento. Los investigadores han utilizado hidrolizados de proteínas de varias fuentes, incluyendo plantas y animales, para ayudar al crecimiento celular. Los péptidos, pequeñas piezas de proteínas, también pueden jugar un rol en la señalización dentro de las células y pueden añadirse a los medios de cultivo.

Se han utilizado péptidos de soja y otras fuentes para apoyar el crecimiento de diferentes tipos de células en entornos de laboratorio. Proporcionan aminoácidos, que son los bloques de construcción para las proteínas que las células necesitan. Además, los medios sin suero también pueden mejorarse con péptidos para ayudar a las células a crecer mejor y ser más sostenibles.

Aunque los estudios muestran que los hidrolizados de proteínas pueden mejorar el crecimiento celular, usar altas concentraciones puede llevar a efectos negativos e incluso provocar la muerte celular. Además, el impacto ambiental de usar hidrolizados de proteínas no se ha explorado completamente. Así que, esta investigación busca ver cómo diferentes concentraciones de suero y hidrolizados de proteínas afectan a las células de pescado en términos de crecimiento, apariencia, viabilidad y rendimiento. También se considerarán las emisiones de gases de efecto invernadero para diferentes condiciones.

#Materiales y Métodos

#Materiales y Químicos

Para este estudio, se utilizaron varias fuentes de proteínas, incluyendo algas y proteínas de guisante. También se adquirieron champiñones blancos frescos de un mercado local. Se obtuvieron varios otros materiales necesarios, como hidrolizado de levadura, suero y ciertos componentes de medios de cultivo, de proveedores de confianza. Además, se obtuvieron células madre embrionarias de peces cebra de una colección de cultivos.

#Producción de Hidrolizados de Proteínas

El proceso de creación de hidrolizados de proteínas comenzó mezclando materias primas con agua y luego aplicando una enzima para descomponer las proteínas. La mezcla se calentó y, después, el producto resultante se recolectó y se liofilizó para su uso futuro.

#Análisis de Aminoácidos y Contenido de Proteínas

Se evaluó la composición de aminoácidos y el contenido de proteínas de todas las muestras. Esta evaluación siguió métodos estándar fijados por químicos agrícolas para asegurar resultados precisos. Esto incluyó determinar qué tan bien se podía digerir la proteína y su calidad general basada en un sistema de puntuación que consideraba los aminoácidos esenciales presentes.

#Evaluación de Propiedades Funcionales

Se analizaron varias propiedades de los hidrolizados de proteínas, como la capacidad de retención de aceite y la capacidad emulsionante. Estas propiedades funcionales son importantes porque pueden afectar cuán bien funcionan los hidrolizados en el cultivo celular.

#Cultivo y Mantenimiento de Células

Para la primera ronda de cultivos celulares, se utilizó una mezcla de diferentes tipos de medios que incluían suero. Se dio tiempo a las células para que se adhirieran a los frascos de cultivo antes de ser expuestas gradualmente a concentraciones más bajas de suero. Una vez que las células alcanzaron un cierto nivel de crecimiento, se trató de despegarlas de los frascos y se contaron.

#Experimentación con Medios de Suero Reducido

Los experimentos se centraron en probar cómo diferentes concentraciones de suero y hidrolizados de proteínas afectaban el crecimiento y la viabilidad celular. Al cambiar los niveles de suero en los medios y agregar varias concentraciones de hidrolizados de proteínas, los investigadores pudieron ver cuán bien prosperaban las células.

#Imágenes y Pruebas de Salud Celular

Usando un tinte fluorescente, los investigadores pudieron observar y fotografiar las células para evaluar su salud y forma. Además, se midió la actividad de ciertas enzimas celulares para proporcionar información sobre el bienestar general de las células.

#Evaluación del Impacto Ambiental

Se recolectaron datos sobre las emisiones de gases de efecto invernadero para las diversas fuentes de proteínas, incluyendo el FBS. Este análisis tenía como objetivo comparar los efectos ambientales del uso de suero tradicional versus hidrolizados de proteínas.

#Análisis de Datos

Se verificó la precisión y normalidad de los datos. Se emplearon varios métodos estadísticos para interpretar los resultados, asegurando que se pudieran hacer comparaciones válidas entre diferentes condiciones.

#Resultados y Discusión

#Propiedades de los Hidrolizados de Proteínas

El rendimiento de los hidrolizados de proteínas es esencial para la producción a gran escala. El estudio indicó que solo se necesitan cantidades pequeñas de hidrolizados para un crecimiento celular efectivo, posicionándolos como opciones viables para la producción sostenible de carne cultivada.

#Perfil de Aminoácidos y Calidad de Proteínas

Todos los hidrolizados de proteínas incluyeron altas cantidades de aminoácidos específicos que mejoran el crecimiento celular. Entre los diversos hidrolizados, algunos mostraron mayor calidad, lo cual es importante para su efectividad en el cultivo celular.

#Propiedades Funcionales de los Hidrolizados

La capacidad de los hidrolizados de proteínas para retener aceite y emulsionar es crucial para su uso en el cultivo celular. El estudio encontró que diferentes fuentes se desempeñaron de manera variable en estas áreas, lo que indica beneficios y desventajas potenciales de cada fuente.

#Efectos de la Concentración de Suero en el Crecimiento Celular

Los experimentos iniciales demostraron que tener una mayor concentración de suero es mejor para el crecimiento celular. Sin embargo, a medida que se disminuyó el suero, las cifras celulares cayeron significativamente, mostrando un vínculo directo entre los niveles de suero y la salud celular.

#Rol de los Hidrolizados de Proteínas en el Cultivo Celular

Cuando se añadieron hidrolizados de proteínas a ciertas concentraciones, mostraron mejoras en el crecimiento y viabilidad celular. Cantidades más bajas de estos suplementos resultaron beneficiosas cuando los niveles de suero se redujeron, destacando su potencial para reemplazar componentes tradicionales en el cultivo celular.

#La Importancia de la Concentración de Hidrolizados

Se determinó que usar altas concentraciones de hidrolizados de proteínas podría impactar negativamente el crecimiento y la salud celular. Por otro lado, las concentraciones más bajas produjeron mejores resultados, apoyando su uso para reducir la dependencia del suero.

#Observaciones de Imágenes Fluorescentes

La imagen microscópica reveló que las células mantuvieron mejor su estructura y apariencia cuando se suplementaron con hidrolizados de proteínas, incluso a niveles más bajos de suero. Esto podría sugerir un camino prometedor para crear medios más eficientes para la producción de carne cultivada.

#Medición de la Actividad de Lactato Deshidrogenasa

La actividad de la lactato deshidrogenasa indicó los niveles de estrés celular. Se notó una mayor actividad en condiciones sin suero, sugiriendo que la falta de nutrientes llevó a daños celulares. Esta métrica enfatiza aún más el papel nutricional que juegan el suero y los hidrolizados de proteínas en la viabilidad celular.

#Evaluación de las Emisiones de Gases de Efecto Invernadero

Calcular las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas con cada tipo de proteína ayudó a resaltar el impacto ambiental de varias opciones. Aunque los hidrolizados de proteínas mostraron emisiones más altas en comparación con el FBS, sus menores concentraciones en el uso de medios disminuyeron significativamente las emisiones totales.

#Conclusión

En resumen, esta investigación destaca el potencial de los hidrolizados de proteínas para reemplazar el suero tradicional en el cultivo celular, ofreciendo un enfoque más sostenible para la producción de carne cultivada. Al reducir efectivamente la necesidad de suero mientras se mantiene, o incluso mejora, el crecimiento y la salud celular, los hidrolizados de proteínas emergen como una alternativa prometedora en la producción de carne.

La exploración continua sobre las fuentes y formulaciones más efectivas de hidrolizados de proteínas puede mejorar aún más su aplicación en esta industria en crecimiento. A medida que la conciencia sobre los impactos ambientales sigue aumentando, el desarrollo de métodos de producción de alimentos sostenibles se convierte en un enfoque crítico, y los hidrolizados de proteínas podrían jugar un rol significativo en dar forma a ese futuro.