Para ilmuwan mengembangkan perancah kultur sel nabati untuk daging budidaya yang lebih murah dan lebih berkelanjutan

01 Mei 2023 (Berita Nanowerk) Sebuah tim peneliti dari National University of Singapore (NUS) telah berhasil menggunakan protein nabati umum untuk mencetak 3D scaffold kultur sel yang dapat dimakan, memungkinkan daging hasil laboratorium yang lebih terjangkau dan berkelanjutan untuk disajikan di atas meja. Ketika konsumen menjadi lebih sadar akan konsekuensi lingkungan dan etika dari makanan mereka, daging yang ditanam di laboratorium, juga dikenal sebagai daging yang dibudidayakan atau daging berbasis sel, menjadi sumber protein makanan yang semakin populer. Daging yang dibudidayakan diproduksi dengan mengambil sel otot rangka dari hewan dan menumbuhkannya pada konstruksi tiga dimensi yang disebut perancah, yang memberikan dukungan struktural saat sel berkembang biak dan berkembang menjadi jaringan. Namun, perancah kultur sel biasanya dibuat dari bahan sintetis atau hewani, yang terlalu mahal atau tidak dapat dimakan. Untuk mencari alternatif, tim yang dipimpin oleh Profesor Huang Dejian, Wakil Kepala Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan NUS, beralih ke protein nabati, yang dikenal dapat terurai secara hayati dan biokompatibel dengan sel hewan. Yang terpenting, protein nabati juga memenuhi persyaratan umum untuk konsumsi makanan, membuat perancah yang dihasilkan sesuai untuk budidaya daging. “Dengan menggunakan prolamins sereal yang tersedia sebagai biomaterial untuk teknologi pencetakan 3D presisi tinggi, kami membuka metode baru untuk membuat perancah terstruktur dan dapat dimakan untuk menghasilkan irisan daging berotot dengan kualitas berserat,” kata Prof Huang. Kerja tim, sejalan dengan keinginan NUS untuk menghasilkan penelitian keberlanjutan mutakhir, dipublikasikan di jurnal tersebut advanced Material (“Perancah Prolamin Cetak 3D untuk Kultur Daging Berbasis Sel”). Daging babi yang dibudidayakan ditanam menggunakan perancah kultur sel yang dapat dimakan. (Gambar: Universitas Nasional Singapura)

Pembuatan perancah yang bisa dimakan

Prolamin adalah keluarga protein penyimpanan tanaman yang, karena profil asam amino spesifiknya, memiliki nilai gizi yang rendah. Faktanya, prolamin dihasilkan sebagai limbah di industri pati dan minyak nabati. Namun demikian, Prof Huang dan timnya memanfaatkan karakteristik prolamin ini untuk menghasilkan sumber daya budidaya daging yang terjangkau dan berkelanjutan. Secara khusus, para peneliti menggunakan campuran prolamin yang berasal dari tepung jagung, jelai, dan gandum hitam, masing-masing juga dikenal sebagai zein, hordein, dan secalin. Campuran ini kemudian bertindak sebagai tinta untuk pencetakan elektrohidrodinamik, teknologi pencetakan 3D presisi tinggi yang biasa digunakan dalam aplikasi biomedis. Untuk menilai apakah konstruksi prolamin cocok untuk budidaya daging, mereka direndam dalam media kultur sel dan diperiksa tujuh hari kemudian untuk memeriksa setiap perubahan struktural. Di bawah pemindaian mikroskop elektron, perancah mempertahankan strukturnya dan tidak runtuh, meskipun banyak lubang berkembang di permukaannya. Namun, menurut para peneliti, pori-pori ini lebih mungkin merupakan hasil dari enzim yang dikeluarkan oleh sel yang dikultur daripada bukti kelemahan struktural. Agar perancah dapat digunakan dalam membudidayakan daging, perancah harus biokompatibel dengan sel otot dari hewan ternak, artinya perancah harus dapat mengakomodasi sel-sel ini dan mendukung pertumbuhan dan perkembangannya. Untuk menguji ini, Prof Huang dan tim menyemai konstruksi prolamin dengan sel punca dari otot rangka babi dan mengukur proliferasi sel selama beberapa hari berikutnya. Mereka menemukan bahwa sel membelah secara ekstensif pada perancah, mencapai jumlah maksimum 11 hari setelah diinokulasi. Sel-sel induk tumbuh dengan baik di scaffold zein/hordein dan zein/secalin. Signifikansi, bila dibandingkan dengan perancah polikaprolakton standar, alat umum dalam rekayasa jaringan, sel babi yang diunggulkan ke konstruksi prolamin berkembang biak lebih cepat, menunjukkan bahwa perancah berbasis protein nabati lebih layak untuk produksi daging yang dibudidayakan daripada polimer sintetik standar. Perancah yang terbuat dari protein nabati dapat dimakan dan memiliki urutan peptida yang beragam dan bervariasi yang dapat memfasilitasi perlekatan sel, menginduksi diferensiasi, dan mempercepat pertumbuhan daging. Sebaliknya, perancah sintetik seperti manik-manik plastik yang digunakan untuk daging budidaya tidak memiliki gugus fungsi yang membuat sel hewan sulit untuk menempel dan berkembang biak. Selain itu, perancah sintetis tidak dapat dimakan dan diperlukan langkah ekstra untuk memisahkan perancah dari kultur daging,” jelas Prof Huang. Sebagai pembuktian konsep, tim peneliti mencoba menghasilkan sepotong daging yang sebenarnya dengan membiakkan sel punca kulit babi pada perancah zein/secalin, dan kemudian membiarkannya berdiferensiasi, atau matang, menjadi otot. Ekstrak bit digunakan untuk mensimulasikan warna kemerahan daging. Eksperimen mereka ternyata sukses. Dalam waktu 12 hari, tim peneliti mampu mengkulturkan daging yang tekstur dan tampilannya mirip dengan daging hewan asli. “Karena perancah dapat dimakan, tidak diperlukan prosedur khusus atau tambahan untuk mengekstraknya dari produk akhir,” kata Prof Huang.

Perkembangan selanjutnya

Prof Huang dan timnya secara aktif berupaya menyempurnakan teknologi berbasis protein nabati. Misalnya, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan dengan lebih baik bagaimana struktur dan komposisi tertentu dari konstruksi prolamin dapat memengaruhi pertumbuhan sel punca hewan dan bagaimana mereka membentuk jaringan otot. “Selain itu, kita perlu memastikan bahwa produk daging yang dihasilkan siap dipasarkan, dengan profil keamanan yang akan memenuhi tuntutan regulasi yang ketat dan komposisi nutrisi yang akan memenuhi kebutuhan diet yang direkomendasikan,” kata Prof Huang. “Tentu saja, mereka juga harus menggugah selera. Rasa, aroma, dan tekstur perlu dikalibrasi dengan hati-hati untuk bersaing dengan produk daging yang diternakkan secara tradisional.”

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=62921.php