Experter förutspår att att producera kött i ett labb med hjälp av vävnadstekniker – eller labbodlat kött – en dag kommer att bli mycket mer hållbart, näringsmässigt likvärdig och utan de etiska betänkligheterna med typisk köttproduktion. Dock, Att producera kött ekonomiskt i ett labb är fortfarande ett problem.

Nu, Penn State kemiingenjörer föreslår att användning av datorer för att analysera de metaboliska behoven hos boskapsdjurs växande celler - eller genomskala metabolisk modellering - kan hjälpa livsmedelsforskare att designa processer och tillväxtmedia som producerar kött i skalor som är lämpliga för kommersialisering.

"Än idag är alternativen för odlat kött fortfarande oöverkomligt dyra, " sa Costas D. Maranas, Donald B. Broughton Professor vid institutionen för kemiteknik och en associerad institutet för beräknings- och datavetenskap. "Den överlägset största kostnaden är kostnaden för komponenterna som utgör celltillväxtmediet. Metabolisk modellering kan hjälpa till att hitta sätt att komma fram till näringsämneskombinationer som skulle vara billigare och mer i samklang med de metaboliska behoven hos de växande cellerna. "

Metabolisk modellering använder datorer för att bestämma hur gener producerar proteiner i en organism, som nötkreatur och höns, sa Patrick Suthers, postdoktor i kemiteknik. Målet, sedan, skulle vara att ta den informationen för att exakt vägleda produktionen av odlat kött som är både av hög kvalitet och så kostnadseffektivt som möjligt.

"Helst, du vill använda det billigaste sättet att mata växande celler för att få de resultat du vill ha, " sade Suthers. "Men, det handlar verkligen om effektivitet, så det kanske inte nödvändigtvis är det snabbaste tillväxtmediet. Till exempel, du kan ha en långsammare växande media, men det kan vara betydligt billigare att producera."

För att göra kött med denna process, forskare tar celler från djur och multiplicerar sedan dessa celler många gånger om. För närvarande, denna process är begränsad till småskalig verksamhet i labb, vilket gör det för dyrt för genomsnittskonsumenter. Dock, genom att producera större volymer kött, labbodlat kött kan bli ett mer önskvärt alternativ till dagens köttproduktion.

"Kemiteknik och metabolisk modellering har inte använts inom detta område tidigare, ", sa Suthers. "Vad vi verkligen försöker göra här är att titta på några av de steg som forskare har gjort för andra processer och tänka ut en process som passar detta system."

Forskarna, som släppte sin recension i ett färskt nummer av Journal of American Institute of Chemical Engineers, tyder på att beroendet av den nuvarande köttproduktionen orsakar växande miljö- och hälsoproblem.

Enligt forskarna, boskapsuppfödning står för cirka 18 % av utsläppen av växthusgaser. Boskapen står direkt eller indirekt för 70 % av all jordbruksmark, uppgår till 30 % av jordens landyta och för över 8 % av den globala mänskliga vattenanvändningen.

"Mängden kött som konsumeras ökar och om man tittar på mängden resurser som krävs för att möta den efterfrågan, inklusive marken och de grödor som krävs för att mata djuren, det har en stor inverkan på miljön, " sade Suthers. "Inom industriellt jordbruk, det finns också en ökad chans att sjukdomar, som virus och bakterier, kommer att spridas inom besättningarna. Nötkreatur producerar också metan, så det finns vissa klimatpåverkan, också."

Eftersom uppfödning av boskap också väcker oro för djurens välbefinnande, labbodlat kött kan vara ett tilltalande alternativ för människor som är emot att äta kött på grund av religiösa eller etiska skäl, han lade till.

Även om idén att göra kött i ett laboratorium kan vara svår att föreställa sig för de flesta, att jämföra det med ett bryggeri kan vara ett bättre sätt att visualisera processen, sa Suthers.

"Det låter kanske ovanligt, men, på många sätt, det här kan likna ett bryggeri, sade Suthers. I ett bryggeri, du hittar stora ståltankar, kar och annan utrustning, som människor inte nödvändigtvis likställer med något som är labbbaserat. Men samma saker som folk gör i ett bryggeri för att göra folks öl eller alkohol, du kan göra i ett labb."

Suthers sa att mer arbete måste göras för att göra labbodlat kött till verklighet, men han tillade att införandet av datormodeller är ett kritiskt steg i den riktningen.

"Vi är fortfarande i ett tidigt skede av att sätta ihop bitarna, " sade Suthers. "Men, vi tror att datormodellering kan ha stor inverkan på detta."