Hàng chục công ty quy mô nhỏ và quy mô lớn đang hoạt động để phát triển gia cầm, cừu, thịt bò và thịt lợn được nuôi trồng nhằm nâng cao sản xuất chăn nuôi công nghiệp để cung cấp thịt sạch hơn, không có dư lượng và không có độc tố. Các cuộc điều tra ước tính rằng hai phần ba số động vật có vú trên trái đất là gia súc, một phần ba là con người, và số lượng yếu ớt còn lại là động vật hoang dã. Thịt và các sản phẩm từ thịt là những thực phẩm phổ biến nhất và được tiêu thụ rộng rãi nhất. Chúng tạo thành nguồn protein động vật thiết yếu và đắt tiền; việc tiêu thụ thịt đã tăng lên theo cấp số nhân do dân số ngày càng tăng. Người ta dự đoán rằng đến năm 2050, lượng thịt tiêu thụ sẽ tăng lên nhiều lần, do đó nguồn cung thịt thông thường sẽ không đủ đáp ứng nhu cầu. Các phương pháp tiếp cận bổ sung như sản xuất thịt trong ống nghiệm là một trong những nguồn thay thế sắp tới để đáp ứng nhu cầu cung cấp thịt 1.
BÁO CÁO ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ I NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỀ TÀI: SẢN XUẤT THỊT NUÔI CẤY ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IN 3D MỤC LỤC Mục lục Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 10 1.1 Hiện trạng 10 1.2 Thách thức toàn cầu việc đáp ứng nhu cầu thịt giới bối cảnh .11 1.3 Lịch sử phát triển thịt nuôi cấy 12 Chương 2: TỔNG QUAN 14 2.1 Thịt nuôi cấy 14 2.1.1 Định nghĩa 14 2.1.2 Thịt nuôi bối cảnh thời đại công nghiệp 4.0 15 2.1.3 Ảnh hưởng vấn đề đạo đức tiếng nói tổ chức bảo vệ động vật 15 2.2 Kỹ thuật mô 15 2.3 Tổng quan thịt bò Kobe 16 2.3.1 Định nghĩa bò kobe 16 2.3.2 Tiêu chuẩn làm nên thương hiệu 17 2.3.3 Cơ sở cung cấp nguyên liệu Việt Nam 17 2.3.4 Qui trình kiểm tra trước lấy mẫu mơ động vật 18 2.3.5 Kĩ thuật qui trình sinh thiết 18 2.4 Môi trường DMEM .19 2.5 Nước công nghệ (WFI) 20 2.6 Lò phản ứng sinh học 22 2.6.1 Định nghĩa 22 2.6.2 Yêu cầu 22 2.7 Mực in sinh học 23 2.7.1 Định nghĩa mực in sinh học 23 2.8 Hydrogel 23 2.8.1 Định nghĩa 23 2.8.2 Các đặc tính 23 2.8.3 Phân loại mực sinh học dựa hydrogel tự nhiên 24 2.9 Lựa chọn thành phần tạo mực sinh học .25 2.9.1 Gelatine 25 2.10 Công nghệ in sinh học 3D 25 2.10.1 Định nghĩa 25 2.10.2 Các kỹ thuật in 3D 25 2.10.3 Lựa chọn công nghệ in 3D thịt nhân tạo 28 2.10.4 Thông số kỹ thuật 29 2.11 Kỹ thuật chụp ảnh siêu kính cận (HSI) .30 2.11.1 Định nghĩa 30 2.11.2 Nguyên tắc kỹ thuật 30 2.11.3 Tiêu chí đánh giá 31 CHƯƠNG 3: QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ .32 3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 32 3.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 33 3.2.1 Xử lí mẫu mơ thịt 33 3.2.2 Cắt nhỏ 33 3.2.3 Tách tế bào 36 3.2.4 Tạo scaffold 38 3.2.5 In lớp theo công nghệ in 3D 41 3.2.5.4 Mơ hình 3D cấu trúc nhiều lớp tế bào 43 3.2.6 Bỏ vào tủ nuôi 44 3.2.7 Lên men 48 3.2.8 Ly tâm 51 3.2.9 Rửa thịt 52 3.2.10 Xay thịt 53 3.2.11 Tạo mực in 54 3.2.12 In 3D phương pháp ép đùn 55 3.2.13 Làm mát 56 3.2.14 Đánh giá cảm quan, chất lượng 57 3.2.15 Đóng gói hút chân không 60 Chương 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ TÁC ĐỘNG CỦA THỊT NUÔI CẤY 62 4.1 Đánh giá hiệu kinh tế .62 4.2 Tác động dây chuyền đến người môi trường so với chăn nuôi thông thường 62 Chương : KẾT LUẬN 63 Hình 3.1 :Sơ đồ qui trình cơng nghệ 33 Hình 3.2 Máy cắt lạnh vi phẫu mơ tế bào Model HM525 NX 35 Hình 3.3 Enzyme trysin 37 Hình 3.4 Phương trình phản ứng thủy phân để phân tách tế bào nhờ enzyme trysin .38 Hình 3.5 Sơ đồ chế tạo scaffold phương pháp tách pha dung môi 41 Hình 3.6 In 3D cơng nghệ in phun 42 Hình 3.7 Kỹ thuật in phun lớp 43 Hình 3.8 Phương pháp tiếp cận lớp tế bào để tạo thành kênh chứa tế bào rỗng bên cấu trúc nhân sinh học 3D .44 Hình 3.9 Tủ ấm CO2 46 Hình 3.10 Buồng ni cấy 47 Hình 3.11Sơ đồ hệ thống lên men 50 Hình 3.12 Máy lọc li tâm 52 Hình 3.13 Máy rửa băng chuyền 53 Hình 3.14 Máy xay nhuyễn cơng nghiệp 3A11kW 54 Hình 3.15 Thành phần tạo mực in sinh học 56 Hình 3.16 Máy in 3D phương pháp đùn 57 Hình 3.17 Băng tải làm mát .58 Hình 3.18 Hệ thống thiết bị chụp ảnh siêu kính cận gồm (a) Bộ phận thu nhận hình ảnh, (b) Nguồn sáng, (c) Bộ phận truyền mẫu (d) Máy tính 59 Hình 3.19 Khung đánh giá chất lượng thịt bị Kobe 60 Hình 3.20Thiết bị đóng gói, hút chân không 62 Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Hiện trạng Hàng chục công ty quy mô nhỏ quy mô lớn hoạt động để phát triển gia cầm, cừu, thịt bị thịt lợn ni trồng nhằm nâng cao sản xuất chăn nuôi công nghiệp để cung cấp thịt hơn, khơng có dư lượng khơng có độc tố Các điều tra ước tính hai phần ba số động vật có vú trái đất gia súc, phần ba người, số lượng yếu ớt lại động vật hoang dã Thịt sản phẩm từ thịt thực phẩm phổ biến tiêu thụ rộng rãi Chúng tạo thành nguồn protein động vật thiết yếu đắt tiền; việc tiêu thụ thịt tăng lên theo cấp số nhân dân số ngày tăng Người ta dự đoán đến năm 2050, lượng thịt tiêu thụ tăng lên nhiều lần, nguồn cung thịt thơng thường khơng đủ đáp ứng nhu cầu Các phương pháp tiếp cận bổ sung sản xuất thịt ống nghiệm nguồn thay tới để đáp ứng nhu cầu cung cấp thịt [1] Kể từ mắt sản phẩm bánh mì kẹp thịt ni cấy vào năm 2013, số mối quan tâm đa quốc gia đầu tư để thương mại hóa sản phẩm thịt ni phịng thí nghiệm Kỹ thuật liên quan đến sản xuất thịt thông qua công nghệ kỹ thuật mô phương pháp nuôi cấy tế bào mà không liên quan đến việc ni giết mổ động vật Loại hình sản xuất thịt điều kiện phịng thí nghiệm kiểm soát tạo điều kiện thuận lợi cho sức khỏe, phúc lợi động vật, điều kiện mơi trường tồn cầu hệ thống tài Các hệ thống sản xuất thịt truyền thống liên quan đến việc nuôi động vật nhai lại, nguyên nhân gây 37% lượng khí mê-tan thải Việc chăn thả mức vùng đất nạn phá rừng làm tăng lượng khí nhà kính Có số vấn đề đạo đức khác giết mổ phi đạo đức; thực hành tôn giáo bị ràng buộc với việc tiêu thụ thịt thực Việc ăn nhiều thịt gây số biến chứng liên quan đến sức khỏe rối loạn liên quan đến cholesterol, bệnh tim mạch, nhiễm ký sinh trùng nội ký sinh nhiễm trùng qua thực phẩm vi sinh vật gây Nhu cầu tăng cao, đòi hỏi chiến lược thay để sản xuất thịt chuỗi cung ứng thực phẩm toàn cầu sn sẻ Do đó, ưu tiên cấp bách đảm bảo bảo vệ khỏi bệnh truyền nhiễm lên từ vật nuôi giảm thiểu việc chăn thả mức đàn gia súc nước gia tăng để làm thực phẩm để đảm bảo quyền lợi động vật Trước vấn đề trên, thịt nhân tạo dường nguồn thay tiềm cho thịt thông thường nhà công nghệ thực phẩm hoan nghênh Nói chung, thịt nhân tạo sản xuất từ ba loại sản phẩm thay tự nhiên từ nguồn động vật, thực vật nấm Thịt đậu nành tạo với protein có nguồn gốc thực vật, thịt ni cấy phịng thí nghiệm thịt ống nghiệm từ dòng tế bào loại thịt khác từ sinh vật biến đổi gen lợn bò chuyển gen để sản xuất mát sữa chí Enviropig để sản xuất axit béo omega Các phát minh khám phá thời đại giúp thu thịt ni cấy từ mơ hạt lấy từ sinh thiết động vật sống phôi động vật, làm giàu môi trường ni lị phản ứng sinh học điều kiện kiểm soát [1] Bất chấp can thiệp mạnh mẽ này, việc sản xuất thịt chưa qua chế biến quy mô lớn thương mại đảm bảo kiến thức sâu sắc khái niệm nghiên cứu sở nghiên cứu cao cấp, phản ánh trực tiếp đến chi phí cao người tiêu dùng Tuy nhiên, lâu dài, thịt ống nghiệm chắn trở thành thực phẩm cho người tương lai Sự hài lòng thực phẩm dân số ngày tăng mang lại cách cung cấp thịt ống nghiệm, nhân tạo thịt ni phịng thí nghiệm khuyến khích thay mạnh mẽ cho người tiêu dùng không muốn thay đổi chế độ ăn không chay Đánh giá trình bày kiến thức, phát minh, phương pháp chế biến, vấn đề đạo đức có liên quan đến thịt ni Nó nhấn mạnh can thiệp y sinh công nghệ gần kết nối với ngành công nghiệp thực phẩm để sản xuất loại Tuy nhiên, khơng có tiến ghi nhận có ấn phẩm nghiên cứu Nó địi hỏi đầu vào tích hợp kỹ thuật giao thức nuôi cấy tế bào để tăng cường sản xuất hàng loạt nhanh chóng, đồng thời có sẵn với mức giá rẻ để đảm bảo hài lòng khách hàng Việc sinh sản loại thịt khác nhau, tức đa dạng lồi, giống, v.v , khơng thực được, việc suy đốn lợi ích dinh dưỡng cần phải làm rõ [1] 1.2 Thách thức toàn cầu việc đáp ứng nhu cầu thịt giới bối cảnh Tiêu thụ thịt toàn cầu tăng đáng kể thập kỷ gần dự đoán tăng thêm 73% vào năm 2050 Sản xuất kg thịt bò cần 15.000 L nước, khoảng 40 m2 đất sản xuất đương lượng 300 kg CO Trên toàn cầu, phần ba diện tích đất có tồn cầu sử dụng cho mục đích nơng nghiệp, phần lớn sử dụng làm đồng cỏ cho chăn nuôi Hơn nữa, 30% tổng số trồng cho động vật ăn, điều hiệu hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) thấp Ở gia súc, loài hiệu Sự gia tăng nhu cầu thịt dẫn đến gia tăng xung đột có thức ăn nước uống Các mối quan tâm lớn sức khỏe cộng đồng, bao gồm đại dịch vi rút COVID-19 diễn ra, có liên quan đến mơ hình tiêu thụ thịt người Do đó, cần khẩn cấp hệ thống sản xuất hiệu gây tổn hại đến mơi trường để đáp ứng nhu cầu thịt toàn cầu vào năm 2050 [1] Áp lực sản xuất thịt truyền thống (còn gọi sản xuất thịt 'thơng thường') từ vật ni kích hoạt phát triển thịt ni (cịn gọi công nghệ 'thịt dựa tế bào' 'trong ống nghiệm' ), có tiềm tiết kiệm tài nguyên nhiều, bền vững thân thiện với động vật Mặc dù số phương pháp tiếp cận công nghệ khám phá, phương pháp đơn giản liên quan đến việc phân lập tế bào gốc trưởng thành từ động vật hiến tặng sử dụng phương pháp nuôi cấy tế bào để mở rộng tế bào đến số lượng lớn lò phản ứng sinh học Các phương pháp kỹ thuật mô sau sử dụng để phân biệt tế bào gốc mở rộng thành mô mô mỡ, sử dụng để tạo sản phẩm thịt nuôi cấy gần giống với thịt truyền thống [2] 1.3 Lịch sử phát triển thịt nuôi cấy Trong thập kỷ qua, thịt nuôi thu hút ý to lớn từ quan điểm đạo đức, kinh tế, môi trường sức khỏe cộng đồng Gần hơn, chất tương tự thịt có mùi vị giống thịt dựa protein thực vật phát hành thương mại ... mực sinh học .25 2.9.1 Gelatine 25 2.10 Công nghệ in sinh học 3D 25 2.10.1 Định nghĩa 25 2.10.2 Các kỹ thuật in 3D 25 2.10.3 Lựa chọn công nghệ in 3D thịt. .. nghiệp tế bào để sản xuất thịt ống nghiệm Trong năm gần số công ty sinh học Nhật bản, Isarel, Hà Lan Mỹ chạy đua để sản xuất thịt nhân tạo quy mô công nghiệp Công nghệ sản xuất thịt nhân tạo phát triển... bán thịt nuôi Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Thịt nuôi cấy 2.1.1 Định nghĩa Thịt nuôi thịt sản xuất cách lấy tế bào mô hạt từ ống sinh thiết động vật phôi động vật, làm giàu mơi trường ni lị phản ứng