KAIST: microbieel voedsel moet van lab naar fabrieksschaal groeien

De vraag is niet meer of je eiwitrijk voedsel uit bacteriën, gisten of schimmels kunt maken. Dat lukt al jaren in laboratoria over de hele wereld. De vraag is wie dat als eerste op grote schaal en tegen een redelijke prijs op de markt krijgt. Een onderzoeksteam van het Koreaanse instituut KAIST, onder leiding van hoogleraar Sang Yup Lee, ontleedde samen met de KAIST-spin-off SilicoBio welke knelpunten bedrijven tegenkomen bij het opschalen van microbieel voedsel. De resultaten verschenen op 17 juli in het wetenschappelijke tijdschrift One Earth.

Van laboratorium naar fabriekshal

Volgens de onderzoekers draait de concurrentie in deze sector steeds minder om de vraag hoeveel eiwit een micro-organisme in een proefbuisje kan produceren. Belangrijker wordt de "productiegereedheid": kun je datzelfde proces betrouwbaar herhalen in een fabriek, met wisselende grondstoffen en op grote volumes? Vier factoren blijken daarbij doorslaggevend. Ten eerste een stabiele aanvoer van grondstoffen van constante kwaliteit. Ten tweede de beheersing en veiligheid van zogeheten niet-modelmicroorganismen: veelbelovende bacteriën, gisten of schimmels waarover simpelweg nog te weinig industriële kennis bestaat, in tegenstelling tot goed onderzochte soorten zoals bakkersgist. Ten derde de kosten van downstream processing, het geheel van scheiden, zuiveren, concentreren en drogen dat volgt na de fermentatie. Ten vierde de regelgeving rond het hergebruik van reststromen uit dat proces. De onderzoekers benadrukken dat de winnaars van morgen niet per se het beste micro-organisme in huis hebben, maar het productieproces het best weten te integreren: van de keuze van grondstof en gistsoort tot fermentatie, zuivering, kwaliteitscontrole en verwerking tot eindproduct in één doorlopende keten.

Smaak en regelgeving belangrijker dan duurzaamheid alleen

Op basis van consumentenonderzoek en praktijkvoorbeelden concluderen de onderzoekers verder dat microbieel voedsel niet vanzelf aanslaat door alleen op duurzaamheid te hameren. Consumenten letten vooral op smaak, textuur, herkenbaarheid en veiligheid. Voedselproducenten willen vooral weten of een ingrediënt functioneel goed inzetbaar is in hun bestaande producten. Investeerders en bedrijven kijken weer naar iets anders: hoe voorspelbaar en snel een goedkeuringsprocedure verloopt. De onderzoekers vergeleken daarvoor de Europese Novel Food-procedure met de Amerikaanse GRAS-melding (Generally Recognized As Safe), twee heel verschillende routes waarlangs nieuw voedsel de markt op mag. Onvoorspelbare regelgeving, zo stellen ze, remt investeringen net zo hard af als een tegenvallende technologie.

Meer dan een vleesvervanger

De onderzoekers willen microbieel voedsel niet langer alleen als alternatief voor vlees of zuivel zien. Ze verwachten dat dezelfde precisiefermentatie-technieken zich ontwikkelen tot een breder platform: voor functionele voedingsingrediënten, hoogwaardige biomaterialen en zogeheten circulaire biomanufacturing, waarbij reststromen en hernieuwbare grondstoffen worden hergebruikt voor nieuwe bioproducten. Daarmee zou microbieel voedsel niet alleen een nieuwe voedselbron worden, maar ook een productiesysteem dat de voedsel-, materiaal- en biotech-industrie met elkaar verbindt. SilicoBio, de KAIST-startup die meewerkte aan het onderzoek, zegt de bevindingen direct te gebruiken om een platform te bouwen dat microbiële eiwitten en functionele voedingsingrediënten koppelt aan fermentatie op industriële schaal. Volgens Lee wordt de concurrentiepositie van landen in de biomanufacturing-industrie in toenemende mate bepaald door hoe snel zij laboratoriumtechnologie weten te verbinden met echte productie en echte markten.