Bier brouwen voor eiwit: hoe gistcellen ons voedsel gaan maken

Een rode, bloederige kleur in een plantaardige burger. Een vervanger voor eiwit uit kippeneieren. Een kleurstof die de plek inneemt van bètacaroteen uit wortels. Al deze producten worden niet geoogst, maar gebrouwen. Ze komen uit tanks vol micro-organismen die speciaal zijn aangepast om precies dat ene ingrediënt te maken. Wetenschappers noemen dit precisiefermentatie, en volgens onderzoekers van de University of Illinois Urbana-Champaign kan de techniek een belangrijke rol spelen in de strijd tegen voedselonzekerheid wereldwijd.

Van bierbrouwen naar bio-fabriek

Fermentatie is op zich niets nieuws: bier, wijn en kaas ontstaan al eeuwen dankzij micro-organismen die van nature suikers omzetten. Precisiefermentatie gaat een stap verder. Daarbij worden gist- of bacteriecellen genetisch aangepast, zodat hun interne fabriek gericht één gewenste stof aanmaakt. Een bekend voorbeeld is leghemoglobine, het eiwit dat plantaardige burgers hun vleesachtige, rode kleur geeft. De techniek werd decennialang vooral gebruikt voor biobrandstof en diervoeder, maar wordt nu steeds vaker ingezet voor menselijk voedsel: alternatieve eiwitten, vitamines en voedingsstoffen.

Aan de Universiteit van Illinois werken twee faciliteiten, de NSF iBioFoundry en het Integrated Bioprocessing Research Laboratory (IBRL), samen met bedrijven om deze technologie van laboratorium naar markt te brengen. Volgens Beth Conerty, directeur bedrijfsontwikkeling bij IBRL, tonen vooral grote voedingsmiddelenfabrikanten interesse: zij willen ingrediënten die nu nog uit aardolie worden gewonnen, zoals kleurstoffen, zoetstoffen en conserveermiddelen, vervangen door natuurlijke, gefermenteerde alternatieven.

Een piramide van ingrediënten

Hoogleraar Yong-Su Jin, verbonden aan het Illinois-instituut, beschrijft in het vakblad Current Opinion in Biotechnology hoe de markt voor gefermenteerde ingrediënten is opgebouwd als een piramide met drie lagen. Aan de top staan dure, specialistische stoffen zoals bètacaroteen, normaal gewonnen uit wortels via een omslachtig en kostbaar proces. Micro-organismen kunnen die stof veel efficiënter produceren. De middelste laag bestaat uit functionele ingrediënten, zoals ovalbumine, het belangrijkste eiwit in eiwit, veel gebruikt in gebak. Onderaan staan goedkope bulkgrondstoffen, zoals aminozuren voor diervoeder of citroenzuur voor conservenblikken. Die laatste laag is nu nog grotendeels in handen van traditionele productiemethoden, maar biedt volgens Jin de grootste kans op milieu-impact als fermentatie daar ooit kan concurreren.

Van proefbuis naar supermarktschap

Jin werkt ook samen met het Center for Precision Fermentation and Sustainability (PreFerS) in Singapore, een land zonder landbouwgrond dat sterk inzet op alternatieve voedselproductie. Zijn boodschap: techniek alleen is niet genoeg. Een nieuw ingrediënt moet ook betaalbaar zijn en aanslaan bij consumenten voordat het de supermarkt bereikt. Jin pleit daarom voor een cultuuromslag in de sector: niet beginnen bij de wetenschap, maar bij de vraag van de consument, aangevuld met economische analyses die laten zien of een product op grote schaal rendabel te maken is. Zijn ambitie is om binnen tien tot twintig jaar ook de goedkope bulkgrondstoffen via fermentatie te produceren, voor echte impact op klimaat en voedselzekerheid.