Печатное тело: ученые разработали 3D-принтер для производства мяса
Российские специалисты разрабатывают 3D-фермы и 3D-принтеры для печати пищевых продуктов. С помощью новой технологии можно создать торт, блины и даже мясо. Чтобы произвести, допустим, кусок говядины, ученые выращивают клетки коровы в биореакторах и добиваются их размножения, а затем могут «напечатать» из полученного материала стейк или бифштекс. Изготовленная таким образом еда может быть не только этичной, но и функциональной, если добавить в блюдо недостающие конкретному человеку витамины и минералы. Правда, пока что культивированное мясо в тысячу раз дороже обычного и вряд ли станет популярно, если ученые не найдут способ снизить его себестоимость.
Съедобные чернила
Ученые Московского государственного университета пищевых производств (МГУПП) создают пищевые 3D-фермы и 3D-принтеры, которые позволят на клеточном уровне «печатать» продукты питания как альтернативу традиционной еде. Сейчас ферма уже работает, студенты и аспиранты самостоятельно собирают принтеры и отлаживают технологию производства. Такие установки уже печатают шоколад и тесто, но это только начало, утверждают разработчики. На очереди — искусственно выращенное (культивированное) мясо. Для его производства за основу берут клетки животного, а затем добиваются их размножения в лабораторных условиях.
— Такое мясо, безусловно, можно назвать этичным, и оно, очевидно, будет пользоваться спросом на рынке. Чаще всего берется биопсия — у животного отщипывают кусочек ткани, при этом не травмируя его. Из образца выделяют клетки, они размножаются в специальных биореакторах. Этот этап длится несколько месяцев. На втором этапе идет подготовка сырья. Печатается специальная подложка на растительной основе, на которую наносятся живые клетки. Слои животного и растительного материалов чередуются, — рассказал проректор по исследованиям и разработкам МГУПП Алексей Кучумов.
Все материалы наносят специальным прибором — биопринтером, который уже разработали инженеры компании «3D Биопринтинг Солюшенс» (лабораторию по производству мясной продукции на базе университета открыли совместно с этой организацией). Биопринтер производит продукцию согласно заданной цифровой модели.
Разработки ведут в рамках стратегического проекта «Биогород» по программе «Приоритет 2030».
Скрытый голод
Как пояснил Алексей Кучумов, проект посвящен решению проблемы «скрытого голода». Замена обычных продуктов промышленными аналогами приводит к тому, что человек зачастую получает из пищи достаточно килокалорий, белков, жиров и углеводов, но испытывает дефицит микронутриентов — витаминов, микроэлементов, антиоксидантов. Допустим, кому-то может не хватать калия, кому-то магния, у кого-то дефицит железа. Эти компоненты можно включить в состав изготовленной на 3D-принтере еды, создавая персонифицированные функциональные продукты. Можно восполнять дефициты с помощью таблеток, но потребление недостающих нутриентов в виде обогащенных продуктов на порядок повышает усвояемость и приносит больше пользы человеку, уверены ученые.
— Мы сейчас работаем над базой смарт-рецептов, которые для принтера будут как инструкция, как калькуляционная карта для шеф-повара, — сообщил Алексей Кучумов.
Разрабатываемые принтеры по своему принципу работы чем-то схожи с устройствами, печатающими фигурки из пластика, но отличаются в самых важных узлах, модифицированных для задач печати пищевым сырьем. Пока принтер печатает относительно простыми компонентами: шоколадом, тестом, пюреобразными массами. С его помощью можно изготовить торт, блины и что-то похожее на кусок кальмара. В дальнейшем технология может быть использована для конструирования вендинговых автоматов, печатающих продукцию по заказу клиента, считают разработчики.
— В ближайшее время мы дополнительно модифицируем устройство для печати материалов с более сложной текстурой. Для этого нужно освоить печать двухкомпонентными смесями: растительными волокнами и животными клетками. А это уже практически колбаса, котлета или даже стейк, — сказал Алексей Кучумов.
По его словам, исследователям уже удается получать структуру и органолептические свойства мяса, схожие с натуральным.
— Отработана технология печати растительными волокнами с последующим нанесением клеточной культуры на напечатанные волокна, разработаны специальные фудбиопринтеры, которые позволяют автоматизировать процесс печати. К примеру, с использованием такой технологии были приготовлены наггетсы, — сказал «Известиям» управляющий партнер «3D Биопринтинг Солюшенс» Юсеф Хесуани.
Блюдо не для бедных
Как показывает мировая практика, выращенное в реакторах мясо пока слишком дорогое. На данном этапе культивированная говядина стоит примерно в тысячу раз дороже натуральной. Хотя ученые придумывают различные способы сократить ее цену. Так, специалисты из SCiFi Foods (Калифорния, США) снизили себестоимость культивируемой говядины до уровня мяса натурального происхождения за счет применения генного редактирования клеточной линии по технологии CRISPR.
Если всё пойдет по плану, экспериментальное производство на берегу залива Сан-Франциско запустят во второй половине 2024 года. По расчетам SCiFi, гибридный бургер из растительных компонентов и животных клеток будет стоить не больше $10, а по мере развития производства цена может быть снижена до $1. При этом первый бургер с культивированным мясом, выпущенный в 2013 году, оценивался в $325 тыс.
Когда технологичные продукты получится сделать доступными, они наверняка будут востребованы, считают эксперты.
— Биопринтинг имеет особую прикладную ценность в специализированном питании. С помощью 3D-принтера можно будет создать продукт, который нужен человеку по состоянию здоровья. «Напечатанная» пища будет не просто не протеиновой обогащенной смесью, а едой, очень похожей на традиционную, — сказала директор ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова Оксана Кузнецова.
Конечно, этот продукт не заменит привычный, потому что человек консервативен в плане еды, и традиционное питание останется в его жизни, но «распечатки» будут полезным дополнением к рациону, подчеркнула эксперт.
