Mit den Fortschritten in der Biotechnologie und der wachsenden Besorgnis über die Umweltauswirkungen der traditionellen Tierhaltung hat sich kultiviertes Fleisch als vielversprechende Lösung herauskristallisiert, die die Art und Weise, wie wir Proteine produzieren und konsumieren, revolutionieren könnte. Kultiviertes Fleisch wird durch die Kultivierung von Tierzellen in einer kontrollierten Umgebung erzeugt, ohne dass Tiere gezüchtet und geschlachtet werden müssen. Die automatisierten Hochdurchsatz-Zellzähler von NanoEntek, EVE™ HT und EVE™ HT FL, können die Produktion von kultiviertem Fleisch beschleunigen.
1. Was ist kultiviertes Fleisch?
Kultiviertes Fleisch, auch bekannt als Laborfleisch oder kultiviertes Fleisch, wird durch die Kultivierung von Tierzellen hergestellt, um Fleischprodukte zu erzeugen, ohne dass die herkömmliche Viehzucht und Schlachtung erforderlich ist. Bei diesem innovativen Ansatz werden Stammzellen aus Tieren wie Kühen oder Hühnern isoliert und mit den notwendigen Nährstoffen und Umweltbedingungen versorgt, damit sie sich vermehren und in Muskel-, Fett- und Bindegewebszellen differenzieren können. Das Ergebnis ist ein Produkt, das konventionell erzeugtem Fleisch sehr ähnlich ist, aber erhebliche Vorteile in Bezug auf Umweltverträglichkeit, Tierschutz und potenzielle gesundheitliche Vorteile bietet.
2. Die wachsende Notwendigkeit von kultiviertem Fleisch
(1) Kontinuierliches Wachstum der Weltbevölkerung
Am 25. Januar 2024 hat die Weltbevölkerung die 8-Milliarden-Grenze überschritten und wird laut Echtzeitstatistiken von Worldometers bis 2050 voraussichtlich fast 9 Milliarden erreichen. Dieses Bevölkerungswachstum in Verbindung mit einer Verschiebung der Ernährungsgewohnheiten hin zu einem höheren Fleischkonsum, insbesondere in den Schwellenländern, verschärft die ethischen und ökologischen Bedenken im Zusammenhang mit der traditionellen Fleischproduktion.
(2) Wachsende Nachfrage nach Fleisch
Die weltweite Fleischproduktion ist von 70,57 Millionen Tonnen im Jahr 1961 auf 337,18 Millionen Tonnen im Jahr 2020 gestiegen, was auf das Bevölkerungswachstum und die wirtschaftliche Entwicklung zurückzuführen ist. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen sagt voraus, dass sich die Fleischnachfrage bis 2050 verdoppeln wird. Die Viehwirtschaft trägt mit 14,5 % der weltweiten Emissionen wesentlich zu den Treibhausgasemissionen bei, wobei die Rinderhaltung aufgrund der Methanfreisetzung der größte Verursacher ist.
3. Nutzen von kultiviertem Fleisch
Kultiviertes Fleisch bietet eine nachhaltige Lösung für die ökologischen und ethischen Herausforderungen, die die konventionelle Fleischproduktion mit sich bringt. Mit bis zu 92 % geringeren Treibhausgasemissionen, 90 % weniger Landverbrauch, 98 % weniger Bodenversauerung und 94 % weniger Luftverschmutzung im Vergleich zu konventionellem Rindfleisch ist kultiviertes Fleisch eine Antwort auf wichtige Fragen der Nachhaltigkeit. Außerdem ist die Produktion nicht durch geografische Zwänge eingeschränkt, was die Ernährungssicherheit und die Produktionseffizienz erhöht und gleichzeitig das Risiko von Zoonosen und Antibiotikaresistenzen verringert.
4. Wie wird kultiviertes Fleisch hergestellt?
Die kultivierte Fleischproduktion verkörpert die Grundsätze der Biomimikry, einer Disziplin, die sich von natürlichen Prozessen inspirieren lässt, um innovative Technologien zu entwickeln. Im Zusammenhang mit der zellulären Landwirtschaft bedeutet dies, dass die inhärenten zellulären Wachstumsmechanismen von Tieren außerhalb ihres lebenden Organismus nachgebildet werden.
Der Herstellungsprozess beginnt mit der Isolierung und Lagerung von Stammzellen aus einem Tier, die sich selbst erneuern und differenzieren können. Diese Zellen werden dann in Bioreaktoren, die oft als Kultivatoren bezeichnet werden, in großen Mengen kultiviert. Diese Zellen werden mit einem nährstoffreichen Medium ernährt, das Aminosäuren, Glukose, Vitamine, Salze und Wachstumsfaktoren enthält, um die Bedingungen im Körper des Tieres zu stimulieren.
Durch die Anpassung der Zusammensetzung des Mediums und die Bereitstellung von Hinweisen durch eine Gerüststruktur werden die unreifen Zellen dazu veranlasst, sich zu verschiedenen Geweben wie Skelettmuskeln, Fett und Bindegewebe zu entwickeln, die die Bestandteile von Fleisch sind. Sobald sich die Zellen differenziert haben, werden sie geerntet, verarbeitet und zu Endprodukten verpackt. Dieser gesamte Prozess dauert in der Regel zwischen 2 und 8 Wochen, je nach Art des gezüchteten Fleisches.
Der Ausgangszelltyp beeinflusst letztlich viele der nachgelagerten Variablen des Bioprozesses, wie z. B. den Zeitplan und die Differenzierungsstrategie. Darüber hinaus ist die genaue Messung der Zelldichte bei der anfänglichen Zellaussaat von entscheidender Bedeutung, da die Ungenauigkeit der anfänglichen Aussaatdichte den weiteren Prozess beeinflussen könnte. Mit den automatisierten Hochdurchsatz-Zellzählern EVE™ HT und EVE™ HT FL von NanoEntek konnte dieser erste Prozess mit hoher Effizienz und Genauigkeit durchgeführt werden.
5. Die Rolle des automatisierten Hochdurchsatz-Zellzählers
(1) Die EVE™ HT-Serie von NanoEntek: Effiziente Bioprozesse mit überlegenem Durchsatz, minimalem Probenbedarf und schnellen Messzeiten
Der Ausgangszelltyp beeinflusst letztlich viele der nachgelagerten Variablen des Bioprozesses, einschließlich der Zeitpläne und Differenzierungsstrategien. Die genaue Messung der Zelldichte während des ersten Aussaatvorgangs ist von entscheidender Bedeutung. Ein kleiner Fehler in der Saatdichte kann die nachfolgenden Prozesse stark beeinflussen. Außerdem muss in Bioreaktoren schnell eine große Anzahl von Zellen gezüchtet werden. Daher sind regelmäßige Probenahmen und die Analyse einer beträchtlichen Menge von Proben bei der Bioverarbeitung unerlässlich.
Unter diesem Gesichtspunkt sind die automatisierten Hochdurchsatz-Zellzähler EVE™ HT und EVE™ HT FL von NanoEntek anderen herkömmlichen Hochdurchsatz-Zellzählern in Bezug auf Durchsatz, erforderliches Probenvolumen und Messgeschwindigkeit überlegen.
♦ Durchsatz
Herkömmliche automatisierte Zellzähler mit hohem Durchsatz können nur bis zu maximal 24 Proben messen. Die EVE™ HT und EVE™ HT FL sind jedoch in der Lage, bis zu 48 Proben pro Test zu messen, was die Produktivität des FuE- und Produktionsprozesses erhöht. Forscher und Betreiber können so in umfangreichen Experimenten mit verschiedenen Parameterkombinationen schnell und einfach die optimalen Bedingungen finden.
♦ Erforderliches Probenvolumen
Während herkömmliche Hochdurchsatz-Zellzähler bis zu 500 µL Probenvolumen pro Test benötigen, zeichnen sich die EVE™ HT und EVE™ HT FL dadurch aus, dass sie nur minimal 20 µL Probenvolumen pro Test benötigen. Diese signifikante Reduzierung zeigt nicht nur die außergewöhnliche Effizienz von EVE™ HT und EVE™ HT FL, sondern unterstreicht auch deren Fähigkeit, wertvolle Proben zu schonen.
♦ Messzeit
Für eine Charge von 48 Proben schließt die EVE™ HT-Serie den Messvorgang in nur 3 Minuten ab. Im Vergleich dazu können andere Geräte bis zu 210 Minuten benötigen. Dies entspricht einer erstaunlichen Zeitersparnis von fast dem 70-fachen, was die EVE-Serie als führend in Sachen Zeiteffizienz etabliert.
Aufgrund dieser überzeugenden Vorteile bieten die automatisierten Hochdurchsatz-Zellzähler EVE™ HT und EVE™ HT FL von NanoEntek eine hohe Effizienz und Genauigkeit für die ersten Bioprozessstufen.
(2) Die integrale Rolle von EVE™ HT und EVE™ HT FL bei der Herstellung von kultiviertem Fleisch
Die automatisierten Hochdurchsatz-Zellzähler EVE™ HT und EVE™ HT FL von NanoEntek sind unverzichtbare Werkzeuge im Produktionsprozess von kultiviertem Fleisch, insbesondere in den ersten Produktionsphasen. Diese Geräte sind von zentraler Bedeutung für die Überwachung und Analyse von Zellkulturen und gewährleisten deren Gesundheit und Viabilität während des gesamten Produktionszyklus.
Durch die Automatisierung der Zellzählung rationalisieren diese Zähler die Abläufe, sparen Zeit und reduzieren den Arbeitsaufwand, während das Risiko menschlicher Fehler minimiert wird. Außerdem liefern sie den Forschern präzise und zuverlässige Daten über das Wachstum und die Vermehrung von Zellen.
Automatisierte Zellzähler mit hohem Durchsatz sind unerlässlich, um die Qualität und Konsistenz von kultivierten Fleischprodukten zu beurteilen und sicherzustellen, dass jede Charge den gewünschten Spezifikationen entspricht. Darüber hinaus spielen diese Zähler eine wichtige Rolle bei der Prozessoptimierung, da sie es den Forschern ermöglichen, potenzielle Probleme bereits zu Beginn des Produktionszyklus zu erkennen und zu beheben. Die EVE™ HT und EVE™ HT FL messen bis zu 48 Proben pro Test mit nur 20 µL Probenvolumen und führen eine Chargenmessung von 48 Proben in nur 3 Minuten durch.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass kultiviertes Fleisch das Potenzial hat, die Lebensmittelindustrie zu revolutionieren, indem es eine nachhaltige, ethische und gesunde Alternative zu herkömmlichem Fleisch darstellt. Die automatisierten Hochdurchsatz-Zellzähler EVE™ HT und EVE™ HT FL von NanoEntek tragen entscheidend dazu bei, dieses Potenzial auszuschöpfen, indem sie den Forschern die Werkzeuge an die Hand geben, die sie benötigen, um kultivierte Fleischprodukte herzustellen, die den höchsten Qualitäts- und Konsistenzstandards entsprechen.
Insgesamt stellt die Entwicklung von kultiviertem Fleisch einen bedeutenden Fortschritt bei der Bewältigung einiger der dringendsten Herausforderungen dar, vor denen die Lebensmittelindustrie heute steht. Indem wir uns die Kraft der Technologie und der Innovation zunutze machen, haben wir die Möglichkeit, ein nachhaltigeres, ethischeres und gesünderes Lebensmittelsystem für künftige Generationen zu schaffen.