Sensoryczne zawiłości mięsa kultywowanego (komórkowego): wyzwania związane ze smakiem, teksturą i drogą do akceptacji konsumentów

Jednym z największych wyzwań dla firm produkujących mięso kultywowane (komórkowe) jest zapewnienie, że wytworzone produkty będą wiernie odtwarzać smak, teksturę i aromat tradycyjnego mięsa — są to kluczowe czynniki, które mogą zadecydować o akceptacji konsumentów. Chociaż firmy koncentrują się na doskonaleniu procesu naukowego stojącego za hodowlą, doświadczenia sensoryczne pozostają istotną przeszkodą, którą należy pokonać, aby osiągnąć szeroką akceptację.

W wyścigu o uczynienie mięsa kultywowanego realną alternatywą dla tradycyjnych produktów mięsnych, jednym z największych wyzwań jest nie tylko nauka hodowli komórek czy stworzenie odpowiedniego środowiska biologicznego, lecz także to jak smakuje, jakie daje odczucie i jak pachnie końcowy produkt. Pomimo ogromnych postępów technologicznych w zakresie odwzorowywania struktury tkanki zwierzęcej, firmy doskonale zdają sobie sprawę, że jakiekolwiek ustępstwa w zakresie doświadczeń sensorycznych – mogą okazać się czynnikiem decydującym o odrzuceniu tych produktów przez konsumentów, gdy trafią na rynek.

Mięso kultywowane zaczyna się od linii komórkowej – zwykle komórek macierzystych – które są następnie stymulowane do wzrostu i różnicowania się w tkankę mięśniową, tłuszczową lub inną. Z naukowego punktu widzenia proces ten jest wysoce zindywidualizowany i znacząco różni się w zależności od podejścia danej firmy, czy to w przypadku hodowli w zawiesinie, czy hodowli przylegającej, która wymaga struktury rusztowań. Te rusztowania nie są jedynie pasywnym wsparciem – odgrywają bezpośrednią rolę w tym, jak końcowy produkt się zachowuje i jakie wrażenia pozostawia w ustach. Struktura mięsa hodowlanego w dużej mierze zależy od tej struktury, zwłaszcza w przypadku produktów hybrydowych, gdzie roślinne rusztowanie jest wykorzystywane do wspierania hodowlanych komórek, co nadaje finalnemu produktowi bardziej „mięsną” teksturę.

Produkty hybrydowe, które łączą mięso kultywowane z roślinnymi rusztowaniami lub składnikami, są jednym z rozwiązań mających na celu przezwyciężenie wyzwań związanych z teksturą mięsa kultywowanego. Produkty te często wykorzystują rusztowania wykonane z materiałów roślinnych do strukturyzowania komórek mięsa, zapewniając niezbędne włókna i warstwy, które imitują odczucie w ustach prawdziwego mięsa. Podejście hybrydowe ma na celu połączenie zalet obu światów – zrównoważonego rozwoju oraz precyzyjnego wytwarzania mięsa hodowanego, z korzyściami strukturalnymi wynikającymi z wykorzystania składników roślinnych. Rusztowania wprowadzają jednak nowe wyzwania, zwłaszcza jeśli chodzi o osiągnięcie odpowiedniej równowagi sensorycznej. Materiały roślinne mogą zachowywać się inaczej niż tkanki zwierzęce podczas gotowania, co czasami zmienia oczekiwane odczucie w ustach, a nawet smak. Choć struktury te mogą pomóc w stworzeniu bardziej znajomej tekstury, proces ich dostosowywania jest złożony i często wymaga szeroko zakrojonych badań i rozwoju, aby dopracować jakość sensoryczną i zapewnić jak najbliższe podobieństwo do konwencjonalnego mięsa.

Rola rusztowań jest złożona. W produktach z mięsa kultywowanego o minimalnej zawartości rusztowań — zwykle między 5 a 10% — rusztowania pełnią funkcję platformy różnicującej, na której komórki mogą dojrzewać przeształcając się w włókna mięśniowe lub tkankę tłuszczową. W takich przypadkach rusztowanie jest częściowo trawione przez komórki podczas procesu wzrostu, pozostawiając mniejsze ilości w końcowym produkcie. Ta mniejsza obecność rusztowania ma zazwyczaj mniejszy wpływ na właściwości organoleptyczne, co pozwala produktowi bardziej przypominać tradycyjne mięso.

Z kolei w produktach hybrydowych, w których rusztowania są stosowane w większych ilościach, aby nadać strukturę mięsu, mogą one być bardzo korzystne, poprawiając teksturę, by lepiej naśladowała włóknistą strukturę mięsa konwencjonalnego. Wyzwanie polega na dostosowywaniu tych rusztowań do każdego produktu, ponieważ wymagają one starannej optymalizacji, aby uniknąć niepożądanych wpływów na smak lub teksturę. Jest to delikatna równowaga, ale gdy rusztowania są odpowiednio zoptymalizowane, mogą znacznie przybliżyć mięso kultywowane do oczekiwań sensorycznych konsumentów, zbliżając je do tradycyjnych mięs.

Obraz SEM (skaningowy mikroskop elektronowy) przedstawiający rusztowanie z chitozanu Halospun, wykonane z mikrowłókien

Rusztowania, zarówno roślinne, jak i syntetyczne, odgrywają kluczową rolę w tworzeniu włóknistej struktury i wrażenia podczas gryzienia, które przypomina prawdziwe mięso. Działają one jako podłoże dla hodowanych komórek, takich jak komórki tłuszczowe, mioblasty (komórki mięśniowe) czy komórki progenitorowe, które rosną i różnicują się na ich powierzchni. Sukces końcowego produktu zależy od tego, jak dobrze rusztowanie współdziała z tymi komórkami, aby odtworzyć strukturę i teksturę mięsa konwencjonalnego. Mimo postępów w materiałach rusztowań i technikach hodowli komórek, ostateczne tekstury i odczucia w ustach produktów z mięsa hodowlanego mogą nie zawsze w pełni odpowiadać oczekiwaniom konsumentów wobec tradycyjnego mięsa. Ta delikatna interakcja między rusztowaniem a komórkami hodowanymi na jego powierzchni wymaga precyzyjnej kalibracji, aby dostarczyć pożądane właściwości sensoryczne.

Rusztowanie na bazie zeiny na rolce

Tłuszcze w szczególności, odgrywają kluczową rolę w odtwarzaniu soczystości oraz charakterystycznego rozmieszczenia tłuszczu w mięsie (ang. marbling), które występuje w tradycyjnych produktach mięsnych. Tłuszcz, niezależnie od tego, czy jest częścią marmurkowatości steku (marbling), czy też tłuszczem wytapiającym się z burgera, jest kluczowy dla tego, jak mięso się gotuje, smakuje i jaką ma teksturę. W mięsie kultywowanym, tkanka tłuszczowa zazwyczaj powstaje w wyniku różnicowania komórek macierzystych mezynchymalnych (ang. mesenchymal stem cells, MSCs) w komórki tłuszczowe. Proces ten ma na celu odwzorowanie naturalnej zawartości tłuszczu w mięsie konwencjonalnym, zapewniając to samo odczucie w ustach i soczystość podczas gotowania. Jednak proces ten jest skomplikowany, ponieważ komórki tłuszczowe muszą zachowywać się jak tłuszcz zwierzęcy, co oznacza, że muszą topnieć w odpowiednich temperaturach i współgrać z włóknami mięśniowymi, aby odwzorować teksturę i smak tradycyjnego mięsa.

Medium używane w hodowli komórek – bogata w składniki odżywcze ciecz, która utrzymuje komórki przy życiu i wspomaga ich wzrost – to kolejny kluczowy czynnik. Większość firm już zrezygnowała z używania surowicy płodowej cieląt (FBS), która jest nie tylko etycznie kontrowersyjna, ale także bardzo kosztowna. Chociaż media bez FBS są reklamowane jako rozwiązanie do produkcji na skalę przemysłową, nowe formuły mogą subtelnie lub wyraźnie zmieniać smak końcowego produktu. Smaki, których oczekujemy od mięsa, w tym delikatna słodycz czy nuty umami, mogą zostać zmienione przez składniki medium. Jeszcze większym problemem jest możliwość, że podłoże hodowlane wprowadzi niepożądane smaki, które mogą stać się zauważalne dopiero po ugotowaniu mięsa, na samym końcu procesu opracowywania produktu.

Problem dotyczy nie tylko smaku, ale również tekstury, która jest kluczowym elementem profilu organoleptycznego. Hodowla w zawiesinie, choć skuteczna w produkcji dużych ilości komórek, nie daje naturalnej, włóknistej struktury mięsa zwierzęcego. Bez odpowiednich metod strukturyzacji, takich jak rusztowania lub inne techniki teksturowania, mięso kultywowane może mieć gąbczastą lub papkowatą konsystencję, która nie naśladuje odczucia tradycyjnego mięsa podczas gryzienia. Rusztowania pomagają w pewnym stopniu, ale nie rozwiązują problemu w pełni. Na przykład, w przypadku roślinnych rusztowań, produkt może przypominać bardziej przetworzone kotlety roślinne niż soczysty stek.

Firmy pracujące nad mięsem kultywowanym stoją przed ciągłym dylematem. Inwestują ogromne zasoby w izolowanie linii komórkowych, optymalizację metod hodowli i doskonalenie mediów bez FBS, ale aspekty organoleptyczne często są odsuwane na dalszy plan, aż do późniejszych etapów procesu rozwoju. Może to prowadzić do sytuacji, w której po miesiącach pracy nad proliferacją komórek i badaniami metabolicznymi, okazuje się, że produkt nie spełnia oczekiwań pod względem smaku, tekstury czy aromatu. Fakt, że produkt jest wolny od okrucieństwa lub bardziej zrównoważony, nie będzie miał znaczenia dla przeciętnego konsumenta, jeśli nie smakuje dobrze.

Obraz mikroskopii konfokalnej fibroblastów BHK-21 na rusztowaniu z nanowłókien Halospun