Celosvetová populácia dnes predstavuje približne 7,3 miliárd obyvateľov a do roku 2050 by podľa odhadov mala prekonať 9 miliárd. Organizácia pre výživu a poľnohospodárstvo (FAO) predpovedá, že v roku 2050 bude na uspokojenie dopytu rastúceho počtu obyvateľov potrebných o 70% viac potravín, pričom dochádza k obmedzeniu zdrojov a ornej pôdy. Aj keď spotreba mäsa v rozvinutých krajinách klesá, jeho globálna spotreba rastie, pretože spotrebitelia nie sú vo všeobecnosti ochotní znižovať svoju spotrebu mäsa, najmä v krajinách ako sú Čína, India a Rusko. Pritom populácia strednej triedy v týchto krajinách viac vyhľadáva luxusnejšie výrobky ako je mäso alebo iné živočíšne produkty (napríklad syry a mliečne výrobky). Preto v ostatnom čase prichádzajú na trh nové druhy výrobkov, ako na-príklad umelé a hybridné mäso. Hybridné mäso sa pripravuje pridaním rastlinných prísad ako sú strukoviny, zelenina, zrná či hríby v pomere k mäsu približne 1:1, čím sa vytvorí hybridný mäsový výrobok, ktorý je z časti rastlinný a zároveň aj mäsový. Súčasne sa však intenzívne pracuje na príprave umelého mäsa (tiež nazývané in vitro, kultivované alebo laboratórne vypestované mäso) ako dobrá alternatíva pre spotrebiteľov, ktorí chcú byť zodpovednejší k zvieratám i životnému prostrediu, ale nechcú zmeniť svoje stravovacie návyky. Z uvedených dôvodov je cieľom tohto príspevku kritický prehľad súčasných poznatkov v predmetnej oblasti so zameraním na problémy, ktoré predtým neboli dobre, resp. vôbec opísané. Výroba kultivovaného mäsa a definovanie rizík. Veľkovýroba svalových buniek v kultivačnom tanku je založená na schopnosti nediferencovaných kmeňových buniek fenomenálne sa množiť, ale môžu sa tiež transformovať na rôzne typy buniek, ako sú svalové bunky a tukové bunky. Jedna takáto bunka môže vy-produkovať až 1014 ďalších buniek. Tieto sa prirodzene spájajú a vytvárajú myotubuly, ktoré nie sú dlhšie ako 0,3 mm. Tento kúsok svalu sa môže rozmnožiť až na viac ako bilión vláken. V natívnom tkanive sú bunky spojené s komplexnou sieťou molekúl, ktorá sa nazýva extra-celulárna matrica. Táto poskytuje fyzickú podporu bunkám a vysiela signály, ktoré regulujú chovanie a vývoj buniek. In vitroje bežné, že je sklo Petriho misky podporujúce bunkovú kul-túru potiahnuté proteínmi extracelulárnej matrice, ako sú laminín alebo fibronektín. Tieto pro-teíny na podporu bunkovej adhézie sa tiež môžu doplniť do kultivačného média. Vlákna sú omývané živinami, pričom sa mechanicky naťahujú, čím sa dosahuje ich zväčšenie a zvýšenie obsahu bielkovín. Počas tohto procesu sú bunky udržiavané v monitorovanom prostredí, ktoré replikuje teplotu v tele kravy, aby sa urýchlila tvorba takéhoto laboratórne pestovaného mäsa.
Zástancovia umelého mäsa uvádzajú, že technológia výroby umelého mäsa umožní znížiť množstvo chovaných a usmrcovaných zvierat, predovšetkým hovädzieho dobytka. Uvedený proces má však aj významné nevýhody. Aby sa v kultivačnom médiu dosiahla čo najvyššia výťažnosť je potrebné FBS. Táto nenápadná skratka označuje fetálne bovinné sérum. Niekedy sa namiesto FBS používa označenie FCS, jedná sa však iba o slovičkárenie, keď výrobca miesto „bovine“ (hovädzí) používa označenie „calf“ (teľací). Sérum sa získava z plodov gravidných kráv. Tie sa potom buď utratia, alebo sa ich plod napichuje a vysáva sa mu krv pokiaľ je ešte v maternici, prípadne sa teľa vykrví po cisárskom reze. O tejto skutočnosti sa jeho výrobcovia radšej nezmieňujú. Okrem toho je toto sérum drahé a do značnej miery ovplyvňuje výrobné náklady na mäso. Hoci podrobnosti autori projektu neuvádzajú, zo skúseností iných laboratórií možno predpokladať, že médium sa bunkám vymieňa zhruba raz za tri dni, nakoľko dochádza k odčerpaniu živín a k vylučovaniu produktov metabolizmu. Pri dobe kultivácie potrebnej k rozmnoženiu kmeňových buniek a ich premene na plnohodnotné svalové bunky to trvá približne osem týždňov, čo si vyžaduje štrnásťkrát vymeniť živnú pôdu.
V prípade veľkovýroby v bioreaktoroch o veľkosti bazénov to znamená slušný počet gravidných kráv, respektíve ich nenarodených teliat, pretože tieto nemajú oveľa viac krvi, než novorodenci rodu Homo. Je veľkou záhadou, ako sa vyrovná-vajú ochrancovia zvierat s tým, čo propagujú. Pre objektivitu je však potrebné spomenúť, že kultivácia sa dá realizovať aj bez použitia FBS s využitím kultivačného média na báze rastlinných zložiek, avšak na úkor optimálnych výsledkov kultivácie.
Ak sa podarí tento problém vyriešiť v priemyselnom meradle, mohlo by sa umelé mäso stať v budúcnosti konkurencieschopným z hľadiska výrobných nákladov a etiky zvierat v porovnaní s bežným mäsom z hospodárskych zvierat. Zároveň je potrebné zdôrazniť, že živný roztok na množenie živočíšnych buniek je okrem toho samozrejme živnou pôdou pre nežiaduce plesne, kvasinky či baktérie. K tomu, aby sa obmedzila mikrobiálna kontaminácia, je nutné dodávať do živného roztoku antibiotiká.
Ďalšou vecou je, že nešpecializované bunky treba kultivovať na bunky svalové, čo je možné pri umelej výrobe len s využitím rastových hormónov či anabolických steroidov. Pri živých zvieratách rastie sval do jatočnej veľkosti roky. V bioreaktoroch od tých istých buniek chceme, aby to bolo za niekoľko týždňov, čo bez využitia uvedených látok nie je možné. Ktoré látky a v akých množstvách sa používajú, to už výrobcovia nezmieňujú. Kým použitie rastových hormónov a anabolických steroidov je u zvierat pre konvenčnú výrobu mäsa v Európskej únii zakázané (na rozdiel od niektorých iných častí sveta), výrobcovia umelého mäsa spadajú pod jurisdikciu priemyslu a veterinárny zákon sa na nich nevzťahuje. Podstatné samozrejme je, aby tieto látky nepredchádzali do finálneho výrobku.FBS, antibiotiká a hormóny však nie sú jedinými zložkami živného média. Aj keď jeho úplné zloženie nebolo zverejnené, celkom iste v ňom bude voda a v nej rozpustené anorganické soli. Soli sú zdrojom nevyhnutných iónov a hrajú významnú úlohu z hľadiska zaistenia vhodného pH (väčšinou pH 7,2–7,4) a osmotického tlaku. Najzákladnejšie ióny obsiahnuté v médiách sú Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, SO42-, PO43-, HCO3-. Súčasťou média sú esenciálne látky pre rast buniek a zdroj energie vo forme sacharidov (väčšinou glukózy), aminokyseliny (esenciálne i neesenciálne), vitamíny a stopové prvky. Bunky sa nezaobídu bez prídavku inzulínu aglukagónu, pretože inak nie sú schopné využiť prítomnú glukózu. Ďalšou dôležitou látkou je transferín, a to kvôli príjmu železa a selénu, ktoré sú nevyhnutné pre správnu funkciu oxidačno-redukčných enzýmov. Ďalšie nevyhnutné súčasti média sú lipidy, cytokíny, peptidy, proteíny extracelulárnej matrice a nukleozidy. Niektorí výrobcovia kultivačných médií udávajú prídavok bližšie nešpecifikovaného množstva proteínov ako napríklad fibrinogénu, ktorý sa po aktivácií mení na fibrín. Jeho vlákna slúžia bunkám ako „výstuž“.
Ďalšou pridávanou látkou býva merkaptoetanol, ktorým sa znižuje oxidatívny stres a bunka ho využíva aj ako zdroj síry. Je však ťažké optimalizovať všetky zložky média tak precízne, aby sa bunky „cítili ako doma“. Množstvo dôležitých doplnkov, ktoré bunky potrebujú, ešte nie je známe, atak sa neznalosť obchádza prídavkom už spomínaného séra FBS.
Zástancovia umelého mäsa tvrdia, že je bezpečnejšie ako bežné mäso vzhľadom k tomu, že umelé mäso sa vyrába v prostredí plne kontrolovanom výskumníkmi alebo výrobcami bez iného organizmu, zatiaľ čo bežné mäso je súčasťou zvieraťa v kontakte s vonkajším svetom, hoci každé tkanivo (vrátane svalov) je chránené pokožkou a/alebo sliznicou.
Skutočne, bez akýchkoľvek tráviacich orgánov a teda bez akejkoľvek potenciálnej kontaminácie pri zabíjaní nemajú kultivované svalové bunky rovnakú príležitosť stretnúť sa s črevnými patogénmi, ako sú Escherichia coli, Salmonella alebo Campylobacter, ktoré sú každý rok zodpovedné za milióny ochorení spotrebiteľov. Aj pri výrobe umelého mäsa je však potrebné venovať veľkú pozornosť mikrobiologickej bezpečnosti, predovšetkým pri finalizácii spotrebiteľských balení.
Porovnanie vplyvu na životné prostredie s konvenčným poľnohospodárstvom.
Výroba umelého mäsa sa považuje za ekologickú, pretože má produkovať menej skleníkových plynov v porovnaní s konvenčnou výrobou mäsa, najmä z prežúvavcov. Niektorí klimatológovia dokonca tvrdia, že z ich hľadiska je vegetarián s Hummerom (autom so spotrebou 30 l/100 km) lepší než bicyklista, ktorý konzumuje mäso. Tento typ porovnania je však predmetom polemík, je neúplný a skreslený. Existujú totiž postupy, ktorými je možné množstvo metánu znížiť napr. zmenou zloženia kŕmnej dávky kráv a oviec, čím dochádza k zníženiu produkcie metánu až o 40 %.
Podobne má veľký vplyv aj spôsob spracovania vyprodukovaného hnoja, napríklad prídavkom zeolitov, respektíve úpravou pH hnoja prídavkom kyseliny sírovej. Komplexne sa problémom vplyvu prípravy umelého mäsa na klimatické zmeny zaoberali J. V. Lynch aT. R. Pierrehumbert, ktorí v roku 2019 publikovali článok „Climate im-pacts of cultured meat and beef cattle.“ Tvrdia, že v prvom rade sa ukázalo, že metán produkovaný prežúvavcami nie je v skutočnosti tak zásadným problémom. Hoci má metán rádovo vyšší vplyv na skleníkový efekt v porovnaní s CO2, jeho dlhodobý efekt nie je kumulatívny – metán vydrží v atmosfére asi 12 rokov.
Príspevok hovädzieho dobytka v porovnaní s umelým mäsom je síce vyšší, avšak jeho otepľovací účinok má tendenciu klesať. Na druhej strane otepľovanie v dôsledku dlhovekého plynu CO2 z umelého mäsa bude pretrvávať. Koľko skleníkových plynov sa uvoľní pri výrobe potrebných substrátov výživného roztoku, energií potrebných na prevádzku biorektorov, autoklávov a sterilizátorov na udržovanie vysokosterilného prostredia, ako i na filtráciu vzduchu aklimatizáciu výrobných priestorov dosiaľ nik nezverejnil. V roku 2009 uverejnili F. Keppler a kol. v časopise Nature článok „Methane emissions from terrestrial plants under aerobic conditions.“
Mimoriadne závažným zistením je, že doterajší predpoklad, podľa ktorého väčšina metánu z prírodných zdrojov v zemskej atmosfére pochádza z biologických procesov v anaeróbnom prostredí, nezodpovedá realite. V uvedenej štúdií sa za použitia stabilných izotopov uhlíka zistilo, že metán vzniká tiež in situ v suchozemských rastlinách za aeróbnych podmienok ako vedľajší produkt rozkladu metylfosfonátu. Počas inkubačných experimentov v laboratóriu a v teréne boli pozorované významné emisie metánu z intaktných rastlín aj z oddelených listov. Na základe štúdií možno odhadnúť produkciu metánu pre živé rastliny na 62–236 Tg/rok a 1–7 Tg/rok pre rastlinný odpad (1Tg = 1012 g). Tento novo identifikovaný zdroj vysvetľuje neočakávane vysoké hladiny skleníkového plynu metánu v tropických lesoch. To má zároveň závažné dôsledky pre globálnu bilanciu metánu a mohlo by vyžadovať prehodnotenie úlohy prírodných zdrojov metánu v minulých klimatických zmenách. Nakoniec je potrebné zvážiť nasledovnú skutočnosť. Ak budú zvieratá odstránené a nahradené umelým mäsom, dôjde k strate množstva služieb pre hospodárske zvieratá. Systémy chovu hospodárskych zvierat totiž plnia množstvo funkcií. Okrem dodávania bielkovín pre ľudskú populáciu zabezpečujú aj hnojenie a kultiváciu pôdy, rozširujú biodiverzitu, poskytujú príjem vidieku a tým podporujú veľkú časť vidieckych spoločenstiev na svete. Hospodárske zvieratá produkujú nielen mäso, mlieko a vajcia, ale aj vlnu, vlákninu a kožu. Poskytujú tiež spoločensko-kultúrne služby vrátane turistických podujatí, ako je sezónny presun zvierat a výrobkov ako sú napríklad syry. Toto je zvlášť významné pre Slovensko. Keď máme temer prázdne maštale a zarastené lúky, hovoriť o umelom mäse nie je aktuálne.
Senzorické vlastnosti umelého mäsa
Pre spotrebiteľov budú pravdepodobne najväčším problémom senzorické vlastnosti umelého mäsa. Málo sa otvorene hovorí, že umelým rozmnožením svalových buniek nie je možné získať niečo, čo by chutilo ako roštenka, sviečková či močing. Umelé mäso nemá bunky prepojené vláknami kolagénu dodávajúcemu mäsu pevnosť a pružnosť, nie je pre-rastené tukom a nemôže mať mramorovanie, ktorého si gurmáni v hovädzom mäse cenia najviac.
Bol by niekto ochotný konzumovať napríklad steak z umelého mäsa?
Umelé mäso nemá ani hladkosvalové vlákna kapilár, tepien a žiliek, sieť s vláknami kolagénu, a všetko to, čo robí guláš gulášom. Produktom kultivácie je belavá kaša, dobrá tak akurát na hamburgery. A to sa ešte musí dofarbiť (napr. šťavou z červenej repy), lebo v rozmnožených svalových bunkách sa nenachádza myoglobín (svalový analóg hemoglobínu). Chýbajúca textúra sa niekedy rieši prídavkom strúhanky. Ak chceme mať v produkte tuk, musíme ho tam dodať, alebo v nejakom inom bioreaktore časť buniek nasmerovať inými stimulmi, aby namiesto svalových buniek vznikali tukové bunky. Objavili sa dokonca pokusy pridávať definované množstvo tuku do svalovej hmoty pomocou 3D tlačiarní. Lenže tuk nie je len jeden. Ak by sme chceli chuťovo získať niečo, čo sa veľmi podobá klasickému mäsu, museli by sme kultivovať mnoho typov buniek v primeraných proporciách a teda vo viacerých bioreaktoroch so špecifickými programami a požiadavkami na „kŕmenie“. Navyše senzorická kvalita mäsa sa líši medzi jednotlivými druhmi zvierat (bravčové, hovädzie, hydinové) a v rámci druhu aj medzi plemenami, pohlaviami zvierat a podľa veku (mladými či dospelými býkmi, jalovicami a kravami v prípade hovädzieho dobytka), podmienkami chovu (v závislosti napríklad od miesta chovu) a hlavne medzi svalmi s iným anatomickým umiestnením. Stále je teda potrebné optimalizovať mnoho zložitých procesov, aby sa umelé mäso stalo atraktívnejším pre spotrebiteľov, ako je to viac-menej v prípade všetkých nových potravinových výrobkov.
Toto všetko sa odrazí na cene výrobku. Ale aj keby sme na cenu nehľadeli, tak o konzistencii vhodnej na sviečkovú na smotane alebo vysokej roštenke na steak sa hovoriť nedá, lebo na základe súčasných možností bude výsledkom len akási sekaná.
Aspekt náboženstva a etiky
Umelé mäso, ako každá nová technológia, vyvoláva množstvo etických, filozofických a náboženských otázok. Náboženské autority stále diskutujú o tom, či je umelé mäso kóšer (konzumovateľné podľa židovských stravovacích zákonov), halal (pre moslimských konzumentov v súlade s islamskými zákonmi), alebo či v ňom nie je zviera dostupné pre rituálne praktiky (hinduistickí spotrebitelia). Pokiaľ ide o židovské náboženstvo, rabínsky názor je rôzny.
Niektorí si myslia, že umelé mäso možno považovať za kóšer, iba ak boli pôvodné bunky odobraté zo zabitého kóšer zvieraťa. Iní predpokladajú, že zo zdroja buniek použitých na výrobu kultivovaného mäsa určite stratili svoju pôvodnú identitu. Výsledok preto nemožno definovať ako „zakázaný na konzumáciu“.
Pre islamskú komunitu je zásadnou otázkou, či je umelé mäso v súlade s islamskými zákonmi pre „halal“ alebo nie. Keďže kultivácia mäsa je vynálezom poslednej doby, tradiční islamskí právnici, na ktorých sa moslimovia často odvolávajú, nikdy nehovoria o svojom halalskom štatúte. Preto sa tejto misie chopili súčasní islamskí právnici. Halalový stav kultivovaného mäsa je možné vyriešiť identifikáciou zdroja buniek a sérového média použitého pri kultivácii umelého mäsa. Umelé mäso sa považuje za halal, iba ak sa kmeňové bunky extrahovali z halal zabitého zvieraťa a pri tomto postupe sa nepoužíva krv ani sérum. Z tohto hľadiska je pri výrobe halal umelého mäsa potrebné vyhnúť sa použitiu séra, ktoré je potenciálne „nečisté“.
Spomeňme ešte raritu, ktorá by sa iba nedávno zdala nepredstaviteľná. Richard Dawkins, významný britský zoológ, etológ, evolučný biológ amilitantný propagátor ateizmu, napísal prostredníctvom Twitteru, že takto by sa mohlo vyrábať aj ľudské mäso a „konečne by sa mohlo prelomiť tabu okolo kanibalizmu“. Dawkins sa teda zjavne pokúsil prelomiť tabu kanibalizmu obídením mechanizmu tzv. Overtonovho okna. Týmto pojmom sa označuje sofistikovaný proces ovplyvňovania ľudského vedomia, pomocou ktorého sa pôvodne spoločensky neakceptovateľné myšlienky stávajú postupne všeobecne akceptovateľné. Príkladov z minulosti i zo súčasnosti je viac ako dosť. Ostáva len dúfať, že táto zvrhlá myšlienka nebude nikdy realizovaná.
Záverom možno konštatovať, že výskumné projekty týkajúce sa umelého mäsa majú zatiaľ obmedzený rozsah, jeho vývoj je stále v začiatkoch.
Produkt sa bude neustále vyvíjať v súlade s novými objavmi a technologickými postupmi, ktoré optimalizujú produkciu, kva-litu a efektívnosť bunkového delenia. Treba si počkať, či tento pokrok bude dostatočný na to, aby umelé mäso bolo konkurencieschopné v porovnaní s konvenčným mäsom a so zvyšujúcim sa počtom mäsových náhrad. Tieto úvahy sú však snom vzdialenej budúcnosti a autor tohto článku verí, že sa ich cesty nikdy nepretnú.
Poďakovanie: Táto publikácia vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Dopytovo-orientovaný výskum pre udržateľné a inovatívne potraviny, Drive4SIFood, 313011V336 (313V33600010), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.
Zdroj: www.vup.sk, Emil Kolek. Umelé mäso – mýtus alebo realita?. Trendy v potravinárstve. Ročník XXVI., 2021, č. 1, str.9-13, ISSN 1336-085X
