Eencellig eiwit: hoe bacteriën en schimmels ons voedsel van de toekomst worden
Eencellig eiwit klinkt als iets uit een laboratorium, en dat is het ook: het is de verzamelnaam voor eiwitrijke biomassa die wordt gekweekt uit micro-organismen zoals bacteriën, gisten, schimmels of micro-algen. In plaats van een koe die gras omzet in vlees, of een sojaplant die zonlicht omzet in bonen, gebruikt eencellig eiwit piepkleine organismen die razendsnel groeien in grote metalen tanks en daarbij een eiwitmassa produceren die qua voedingswaarde kan wedijveren met vlees, vis of peulvruchten.
Een goede analogie is bierbrouwen. Bij bier laat je gist suikers omzetten in alcohol; bij eencellig eiwit laat je vergelijkbare micro-organismen juist eiwitten opbouwen, die je vervolgens oogst en droogt tot een poeder of massa. Het bekendste voorbeeld dat de meeste Nederlanders al kennen zonder het te beseffen, is Quorn: het "vlees" in veel vegetarische producten is in werkelijkheid een schimmelmassa die op precies deze manier wordt gekweekt.
Wat is het precies?
De kern van eencellig eiwit is fermentatie: het gecontroleerd laten groeien van micro-organismen in een voedingsbodem, meestal in grote, verwarmde en beluchte tanks die bioreactoren heten. Net als bij het bakken van brood met gist, hebben deze organismen voedsel, water, zuurstof (of juist geen zuurstof, afhankelijk van het type organisme) en de juiste temperatuur nodig om te groeien.
Welk organisme gebruikt wordt, verschilt per toepassing. Quorn gebruikt de schimmel Fusarium venenatum. Andere producenten gebruiken bacteriën die methaan (het hoofdbestanddeel van aardgas) als voedsel gebruiken, of bacteriën die groeien op waterstofgas en kooldioxide (CO2) uit de lucht. Weer andere systemen gebruiken gewone bakkersgist, of micro-algen die op zonlicht en CO2 groeien, vergelijkbaar met planten maar dan microscopisch klein en veel sneller delend.
Wat al deze organismen gemeen hebben, is dat ze zich extreem snel vermenigvuldigen: waar een koe maanden nodig heeft om te groeien, kan een bacteriecultuur binnen uren in omvang verdubbelen. Na de kweekfase wordt de biomassa geoogst, meestal door de vloeistof te centrifugeren of te filteren, waarna de overgebleven celmassa wordt gedroogd en verwerkt tot poeder, korrels of een vezelige structuur die als vleesvervanger kan dienen.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste drijfveer is landgebruik. Voor het produceren van een kilo dierlijk eiwit, zeker rundvlees, is doorgaans veel meer land, water en veevoer nodig dan voor een kilo eencellig eiwit, dat in compacte fabrieken geproduceerd kan worden zonder akkers of weilanden. Voorstanders zien dit als een manier om de wereldwijde eiwittransitie te versnellen: de verschuiving van een dieet dat sterk leunt op vlees en zuivel naar een dieet met meer plantaardige en microbiële eiwitbronnen.
Een tweede doel is voedselzekerheid. Omdat de productie plaatsvindt in gecontroleerde tanks, is eencellig eiwit in principe onafhankelijk van seizoenen, droogte of misoogsten. Dat maakt het aantrekkelijk voor regio's met weinig landbouwgrond of een grillig klimaat, en het verklaart waarom sommige onderzoekers er ook naar kijken voor gebruik tijdens rampen of, op langere termijn, ruimtevaart.
Daarnaast hoopt men op klimaatvoordelen: minder ontbossing voor soja- of veeteelt, minder methaanuitstoot van vee, en in het geval van bacteriën die CO2 als grondstof gebruiken, zelfs een vorm van koolstofgebruik. Tot slot wordt eencellig eiwit gezien als alternatief in veevoer en visvoer, om de druk op wilde visbestanden (voor vismeel) en op sojateelt (die vaak samenhangt met ontbossing in Zuid-Amerika) te verlichten.
Voorbeelden uit de praktijk
Quorn is het langstlopende en bekendste voorbeeld. Sinds het midden van de jaren tachtig verkoopt het Britse bedrijf Marlow Foods producten op basis van mycoproteïne, eiwit uit de schimmel Fusarium venenatum, en dat wordt inmiddels in tientallen landen verkocht.
Historisch is er Pruteen, een project van het Britse chemiebedrijf ICI in de jaren zeventig en tachtig. Pruteen was bacterie-eiwit gekweekt op methanol, bedoeld als veevoer op grote schaal. Het project draaide op industriële schaal, maar werd uiteindelijk stopgezet toen het economisch niet meer kon concurreren met goedkope soja.
Recenter is Solar Foods uit Finland, dat het product Solein maakt: eiwit geproduceerd door bacteriën die groeien op waterstof en CO2 uit de lucht, zonder landbouwgrond of zonlicht nodig te hebben. Het bedrijf opende in 2024 zijn eerste commerciële fabriek, Factory 01, en positioneert Solein zowel als ingrediënt voor voedingsmiddelen als voor toekomstige toepassingen zoals ruimtevaart.
Calysta, met het product FeedKind, en het Deense Unibio richten zich beide op bacterie-eiwit gekweekt op methaan, vooral bedoeld als eiwitbron in veevoer en visvoer, als alternatief voor vismeel en soja.
Hoe ver is de techniek?
Het ontwikkelstadium loopt sterk uiteen per toepassing. Mycoproteïne zoals Quorn is al decennia bewezen technologie voor menselijke consumptie, met een gevestigde markt en goedkeuring in veel landen. Nieuwere routes, zoals eiwit uit CO2 en waterstof, staan nog in een veel vroeger stadium: Solar Foods schaalt pas sinds kort op naar industriële productievolumes, en het is nog niet duidelijk hoe snel en hoe goedkoop dat proces verder kan groeien.
Veel van de methaan- en waterstofgebaseerde eiwitten worden voorlopig vooral ontwikkeld voor veevoer en visvoer, niet voor direct menselijke consumptie. Dat komt deels doordat de regelgeving voor nieuwe voedingsmiddelen strenger is: in de Europese Unie moet een nieuw eiwitproduct voor menselijke consumptie eerst een uitgebreide "novel food"-goedkeuringsprocedure doorlopen, wat jaren kan duren.
De belangrijkste obstakels zijn kosten en energiegebruik. Fermentatie op industriële schaal vraagt veel energie voor beluchting, koeling en verwerking, en zolang die energie niet overwegend duurzaam is, is het klimaatvoordeel minder groot dan vaak wordt gesuggereerd. Ook opschaling van bioreactoren blijft technisch en financieel lastig, en consumentenacceptatie van "bacterie-eiwit" of "schimmelvlees" is niet vanzelfsprekend, ook al eten veel mensen via Quorn al decennia onbewust mycoproteïne.
Wie werken eraan?
In Finland is Solar Foods een van de meest zichtbare spelers met zijn Solein-eiwit uit lucht en waterstof. In het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten werkt Calysta aan methaangebaseerd eiwit voor veevoer en visvoer, terwijl het Deense Unibio een vergelijkbare methaanroute volgt. Marlow Foods, eigenaar van het merk Quorn, blijft de grootste speler in mycoproteïne voor menselijke consumptie.
Op onderzoeksgebied speelt Wageningen University & Research in Nederland een rol in studies naar alternatieve en microbiële eiwitbronnen als onderdeel van de bredere eiwittransitie. Internationaal publiceert de FAO (de voedsel- en landbouworganisatie van de Verenigde Naties) rapporten over de rol die microbieel eiwit kan spelen in de mondiale voedselvoorziening, met name als aanvulling op traditionele eiwitbronnen.