Wei-eiwit zonder koe: hoe fermentatietanks de zuivelindustrie uitdagen
Wei-eiwit is het eiwit dat overblijft in de vloeistof die vrijkomt bij het maken van kaas: de wei. Het is een gewild ingrediënt, want het bevat alle essentiële aminozuren en wordt daarom veel gebruikt in sportvoeding, eiwitshakes en babyvoeding. Traditioneel komt het dus van de koe. Maar er is een groeiende groep bedrijven die precies hetzelfde eiwitmolecuul maakt zonder dat daar één koe aan te pas komt.
Zie het als bierbrouwen, maar dan met een ander doel. Bij het brouwen van bier voeg je gist toe aan een suikeroplossing; de gist zet de suiker om in alcohol en koolzuurgas. Bij deze nieuwe vorm van wei-eiwit gebeurt iets vergelijkbaars, alleen is het micro-organisme in de tank genetisch aangepast om, in plaats van alcohol, het exacte wei-eiwitmolecuul te produceren dat normaal in koeienmelk zit. Het eindresultaat is chemisch niet te onderscheiden van het eiwit uit een melkfabriek, maar het is nooit door een dier gegaan.
Wat is het precies?
De techniek heet precisiefermentatie. Het uitgangspunt is een micro-organisme, meestal een schimmel of gist, dat van nature al gebruikt wordt in de voedingsindustrie om enzymen te maken. Onderzoekers passen de genen van dit micro-organisme aan zodat het de bouwinstructie krijgt voor een specifiek eiwit, in dit geval bèta-lactoglobuline, het belangrijkste eiwit in koeienwei.
Dat aangepaste micro-organisme wordt vervolgens in grote roestvrijstalen tanks, bioreactoren genoemd, gevoed met suiker als energiebron. Onder de juiste temperatuur en zuurgraad groeit de cultuur en scheidt ze het gewenste eiwit af. Na de fermentatie wordt de vloeistof gefilterd en gezuiverd, zodat alleen het zuivere eiwitpoeder overblijft. Dat poeder kan daarna verwerkt worden tot ijs, eiwitshakes, kaasachtige producten of andere zuivelvervangers die functioneel en qua smaak dicht bij het origineel liggen, omdat het molecuul letterlijk hetzelfde is.
Belangrijk om te onthouden: dit is iets anders dan bijvoorbeeld de schimmel Quorn, waarbij je de biomassa van het micro-organisme zelf opeet. Bij precisiefermentatie gebruik je het micro-organisme als een soort fabriekje en gooi je de rest van de cultuur na filtering weg; je consumeert alleen het uitgescheiden eiwit.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste drijfveer is de klimaat- en milieu-impact van de veehouderij. Melkkoeien hebben land, water en veevoer nodig en stoten methaan uit, een broeikasgas. Voorstanders van precisiefermentatie stellen dat je met een fermentatietank in theorie hetzelfde eiwit kunt produceren met aanzienlijk minder landgebruik en een kleinere klimaatvoetafdruk, al hangt de exacte winst sterk af van de energiebron die de fabriek gebruikt en van de schaal waarop geproduceerd wordt.
Daarnaast spelen dierenwelzijn en voedselveiligheid een rol: er is geen vee nodig, dus ook geen vraagstukken rond antibioticagebruik bij dieren of het lot van kalveren in de zuivelketen. Een praktisch voordeel is bovendien dat dit soort wei-eiwit van nature lactosevrij en cholesterolvrij is, omdat het losstaat van melk als geheel en alleen het eiwitmolecuul bevat. Dat maakt het interessant voor mensen met lactose-intolerantie die toch een zuivelachtig eiwit willen.
Voorbeelden uit de praktijk
Het Amerikaanse bedrijf Perfect Day, opgericht in de jaren 2010 in Californië, geldt als een van de pioniers op dit gebied. Het bedrijf gebruikt een schimmelcultuur om wei-eiwit te fermenteren en heeft dit eiwit laten goedkeuren door de Amerikaanse voedsel- en warenautoriteit FDA onder de zogeheten GRAS-status (Generally Recognized As Safe, oftewel algemeen erkend als veilig). Perfect Day levert het eiwit niet zelf als eindproduct aan consumenten, maar als ingrediënt aan merken die er onder meer ijs en eiwitpoeders mee maken.
Het Israëlische bedrijf Remilk volgt een vergelijkbare aanpak en heeft geïnvesteerd in een grootschalige productiefaciliteit in Denemarken, in de buurt van Kalundborg, een regio met een sterke traditie in industriële fermentatie. Andere spelers in dit veld zijn het Amerikaanse New Culture, dat zich vooral richt op caseïne (een ander melkeiwit) voor kaasproducten, en het Duitse Formo, dat met dezelfde technologie werkt aan dierloze kaas. Ook Change Foods is actief op dit terrein. Let op: exacte oprichtingsjaren, productiecijfers en de precieze stand van zaken per bedrijf veranderen snel in deze jonge sector, dus voor actuele details is het verstandig de bedrijven zelf of vakmedia te raadplegen.
Hoe ver is de techniek?
In de Verenigde Staten zijn producten met dierloos wei-eiwit al enkele jaren verkrijgbaar, mede dankzij de GRAS-goedkeuring die het mogelijk maakt om het eiwit als voedselingrediënt te verkopen. In de Europese Unie ligt dat gevoeliger: nieuwe eiwitten die niet op grote schaal vóór 1997 werden gegeten, moeten hier via de zogeheten novel food-procedure worden goedgekeurd door de Europese voedselveiligheidsautoriteit EFSA, een proces dat meerdere jaren kan duren. De precieze goedkeuringsstatus van specifieke producten in de EU verschilt per bedrijf en verandert regelmatig; wie hierover actuele zekerheid wil, kan dit het beste rechtstreeks bij EFSA of de betrokken bedrijven natrekken.
Een ander obstakel is de kostprijs. Fermentatie in grote bioreactoren is nog altijd duurder dan een koe laten grazen en melken, vooral omdat de suiker die als voedingsbron dient en de bouw van fabrieken kapitaalintensief zijn. Om echt te kunnen concurreren met gewone zuivel op prijs, moet de sector fors opschalen, en dat vraagt grote investeringen in extra bioreactorcapaciteit wereldwijd. Ook de acceptatie door consumenten is nog een open vraag: hoewel het eindproduct moleculair identiek is aan dierlijk wei-eiwit, wordt het gemaakt met genetisch gemodificeerde micro-organismen, wat bij een deel van het publiek weerstand oproept en om heldere etikettering vraagt.
Wie werken eraan?
Naast de eerdergenoemde bedrijven Perfect Day, Remilk, New Culture, Formo en Change Foods, die vooral uit de Verenigde Staten, Israël en Duitsland komen, is er een breder ecosysteem van kennisinstellingen dat onderzoek doet naar fermentatietechnologie en alternatieve eiwitten. In Nederland doet Wageningen University & Research, van oudsher gespecialiseerd in landbouw- en voedingswetenschap, onderzoek dat raakt aan celkweek en fermentatiegebaseerde voedseltechnologie, al is dit onderzoek breder dan alleen wei-eiwit en betreft het niet één specifiek commercieel product.
Verder speelt de non-profitorganisatie Good Food Institute (GFI) een aanjagende rol: deze organisatie promoot en volgt wereldwijd de ontwikkeling van alternatieve eiwitten, waaronder precisiefermentatie, en publiceert overzichten van bedrijven, investeringen en wetenschappelijke vooruitgang in het veld. Tot slot bepalen toezichthouders als de Amerikaanse FDA en de Europese EFSA in belangrijke mate het tempo waarin deze producten daadwerkelijk in de winkelschappen kunnen belanden, doordat zij de veiligheid van nieuwe eiwitten beoordelen voordat verkoop is toegestaan.