Ovalbumine: hoe het eiwit van het kippenei zonder kip gemaakt wordt
Ovalbumine is het belangrijkste eiwit in het wit van een kippenei: ongeveer de helft van alle eiwitmoleculen in eiklar bestaat uit deze ene stof. Klop je eiwitten stijf voor een meringue of een omelet, dan is het vooral ovalbumine dat verantwoordelijk is voor de luchtige schuimstructuur en, bij verhitting, voor het stevig worden van het eiwit. Vergelijk het met gluten in deeg: net zoals gluten een netwerk vormt dat brood zijn structuur geeft, vormt ovalbumine bij het opkloppen en bakken een netwerk dat lucht vasthoudt en later stolt.
Het woord ovalbumine duikt de laatste jaren steeds vaker op buiten de keuken, namelijk in het nieuws over voedseltechnologie. Bedrijven proberen dit eiwit namelijk te maken zonder tussenkomst van een kip, met behulp van gemanipuleerde gisten of schimmels in grote fermentatietanks. Dat klinkt futuristisch, maar de techniek bouwt voort op een proces dat al decennia wordt gebruikt om bijvoorbeeld insuline te produceren. Dit artikel legt uit wat ovalbumine precies is, waarom het interessant is geworden voor de technologiewereld en hoe ver die ontwikkeling staat.
Wat is het precies?
Ovalbumine is een glycoproteïne: een eiwit waaraan suikergroepen vastzitten. Het bestaat uit een keten van 385 aminozuren en weegt ongeveer 45 kilodalton (een maat voor het molecuulgewicht van eiwitten). Het eiwit behoort tot de zogeheten serpine-superfamilie, een grote groep eiwitten waarvan de meeste leden enzymen remmen die andere eiwitten knippen (proteasen). Opvallend genoeg heeft ovalbumine die remmende werking zelf niet; de functie ervan in het ei is nog niet volledig opgehelderd. De meest gangbare aanname is dat het dient als opslag van aminozuren, stikstof en zwavel voor het groeiende embryo.
Van nature wordt ovalbumine gemaakt in de eileider van de hen, in een gedeelte dat het magnum heet, onder invloed van het hormoon oestrogeen. Het gen voor ovalbumine speelt bovendien een bijzondere rol in de geschiedenis van de moleculaire biologie: eind jaren zeventig werd juist aan dit gen ontdekt dat genen bij dieren en mensen zijn opgebouwd uit coderende stukken (exonen) en niet-coderende tussenstukken (intronen) die er tijdens de aanmaak van het eiwit weer worden uitgeknipt. Die ontdekking van 'splicing' was fundamenteel voor ons begrip van hoe genen werken.
Om ovalbumine zonder kip te maken, gebruiken bedrijven precisiefermentatie. Daarbij wordt het stukje DNA dat de bouwtekening van ovalbumine bevat, ingebouwd in het erfelijk materiaal van een gist of schimmel. Dat micro-organisme gaat het eiwit vervolgens zelf aanmaken en uitscheiden terwijl het groeit op suikers in een fermentatietank, ongeveer zoals bierbrouwen. Na de fermentatie wordt het ovalbumine uit de vloeistof gezuiverd en tot poeder verwerkt.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste drijfveer is duurzaamheid. De productie van eieren vraagt landbouwgrond voor veevoer, water, en gaat gepaard met de uitstoot van broeikasgassen en het houden van legkippen. Voorstanders van precisiefermentatie stellen dat je met micro-organismen in een tank hetzelfde eiwit kunt maken met veel minder land- en watergebruik, en zonder dieren.
Een tweede motivatie is risicobeperking. Uitbraken van vogelgriep hebben de afgelopen jaren herhaaldelijk geleid tot het ruimen van miljoenen kippen en tot sterk schommelende eierprijzen. Eiwit dat in een gecontroleerde fabriek wordt gemaakt, is in theorie ongevoelig voor zulke uitbraken.
Daarnaast spelen voedselveiligheid en dierenwelzijn een rol: fermentatie-eiwit bevat geen salmonellarisico zoals bij rauwe eieren, en er komt geen kip aan te pas. Ten slotte hopen fabrikanten op nieuwe toepassingen, zoals eiwit zonder cholesterol of allergenen die van nature ook in ei voorkomen, al blijft ovalbumine zelf wel een bekend allergeen voor mensen met een ei-allergie.
Voorbeelden uit de praktijk
Enkele bedrijven hebben ovalbumine via fermentatie daadwerkelijk op de markt gebracht of staan op het punt dat te doen:
- The Every Company (Verenigde Staten, opgericht in 2014 als Clara Foods, vanaf 2021 onder de naam The Every Company) was een van de eerste bedrijven die dierloos eiwit met de functionele eigenschappen van ovalbumine ontwikkelde, met gist als productieorganisme. Het bedrijf richt zich vooral op toepassingen in dranken en gebak waar het schuimende of bindende vermogen van eiwit nodig is.
- Onego Bio (Finland, voortgekomen uit onderzoek van het Finse onderzoeksinstituut VTT) brengt ovalbumine op de markt onder de naam Bioalbumen, geproduceerd met de schimmel Trichoderma reesei, een organisme dat al decennialang industrieel wordt ingezet voor de productie van enzymen. Het bedrijf heeft in de vroege jaren 2020 goedkeuring gezocht en gedeeltelijk gekregen voor verkoop van zijn product, onder meer in Singapore.
- In de wetenschap wordt ovalbumine, vaak afgekort als OVA, al decennialang gebruikt als modelantigeen: onderzoekers dienen het toe aan proefdieren om op een gestandaardiseerde manier allergische reacties of luchtwegontstekingen op te wekken, wat heeft bijgedragen aan ons begrip van astma en voedselallergie.
- Grotere voedingsmiddelenbedrijven en investeerders in de alternatieve-eiwitsector volgen deze ontwikkelingen op de voet en investeren in productiecapaciteit voor fermentatie-eiwitten in bredere zin, waarvan ovalbumine een van de eerste commerciële toepassingen is.
Hoe ver is de techniek?
De fermentatietechniek zelf is niet nieuw: hetzelfde principe wordt al sinds de jaren tachtig gebruikt om menselijke insuline te maken met gistcellen. Nieuw is vooral de toepassing op een eiwit als ovalbumine, dat functionele eigenschappen zoals schuimvorming moet behouden.
De eerste producten zijn inmiddels verkrijgbaar, vooral in de Verenigde Staten en in beperkte mate in Azië, maar de productie vindt nog op relatief kleine schaal plaats vergeleken met de wereldwijde eierindustrie. Regelgeving is een belangrijke horde: elk land beoordeelt dit soort 'nieuwe voedingsmiddelen' (novel food) apart, wat betekent dat goedkeuring in de Verenigde Staten niet automatisch geldt in de Europese Unie of Azië. Ook de kostprijs is nog een obstakel; fermentatie-eiwit is doorgaans duurder per kilo dan eiwit uit een gewoon kippenei, al dalen de kosten naarmate de productieschaal groeit.
Onafhankelijke, publiek beschikbare cijfers over productievolumes en exacte marktaandelen zijn schaars, omdat bedrijven dit soort gegevens meestal niet openbaar maken. Het is dus eerlijker om te spreken van een technologie die de commerciële haalbaarheid heeft bewezen dan van een technologie die de conventionele eierindustrie al beconcurreert.
Wie werken eraan?
Naast The Every Company en Onego Bio zijn er diverse andere bedrijven en kennisinstellingen actief in de bredere sector van precisiefermentatie voor dierlijke eiwitten, vaak met focus op zuiveleiwitten in plaats van eieiwitten. Onderzoeksinstituten zoals het Finse VTT spelen een rol als kennisbron en spin-off-fabriek voor dit soort startups. Daarnaast volgt non-profitorganisatie het Good Food Institute (GFI) de sector wereldwijd en publiceert het overzichten van bedrijven, investeringen en wetenschappelijke vooruitgang op het gebied van fermentatie-eiwitten. De Verenigde Staten en Finland gelden momenteel als de landen waar de meeste bedrijfsactiviteit op dit specifieke gebied plaatsvindt, met groeiende belangstelling in andere landen in Azië en Europa.