De klimaatverandering tast de stabiliteit van ons voedselsysteem aan. Tegelijkertijd blijft de wereldbevolking groeien en hebben de armste gebieden in de wereld geen toegang tot voldoende voedsel. Precisiefermentatie kan helpen deze problemen aan te pakken, omdat het een stabiele oogst oplevert, zonder dat er duizenden hectaren land voor nodig zijn. Maar; wat betekenen precisie en fermentatie eigenlijk?
Wat wordt bedoeld met precisie?
Precisie komt uit de precisiebiologie. Deze discipline versmelt informatietechnologieën – zoals AI en machinaal leren – met biotechnologieën – genetische en metabolische engineering, om er een paar te noemen. Het samenkomen van deze twee takken maakt de engineering van moleculen en nanodeeltjes voor de toediening van geneesmiddelen mogelijk.
Hoe zit het met fermentatie?
Zoals je wellicht weet, ligt fermentatie ten grondslag aan voedsel dat de mensheid al duizenden jaren eet, zoals brood, wijn en kaas. Tijdens conventionele fermentatie breken bacteriën suikers af – zoals gist of ethanol – om energie te produceren. Dankzij dit proces kunnen we genieten van pizza, yoghurt en champagne. Fermentatie zit ook achter de productie van vitaminen, oplosmiddelen en medicijnen.
Wat is precisiefermentatie dan?
Precisiefermentatie (PF) brengt conventionele fermentatie vele stappen verder door het te combineren met de nieuwste precisiebiologietechnologieën. Wetenschappers kunnen microben programmeren om de moleculen te produceren die ze willen. Met behulp van precisiebiologie kunnen ze de genetische informatie achter plantaardige en dierlijke eiwitten achterhalen. Zodra zij over deze gegevens beschikken, kunnen zij genetische sequenties kopiëren en plakken – of vanuit het niets nieuwe sequenties creëren – in microben.
Micro-organismen worden echte fabrieken, die specifieke inputs opnemen en de gewenste producten produceren. Eenvoudig gezegd, dierlijke en plantaardige eiwitten kunnen worden gereproduceerd zonder vee te hoeden of duizenden hectaren land aan te planten.
Precisiefermentatie is een biotechnologie waarbij gewone microben zoals gist worden omgebouwd om bij fermentatie een eiwit of stof te produceren die identiek is aan die welke doorgaans worden aangetroffen in levensmiddelen zoals eieren, zuivelproducten of zoetstoffen.
Precisiefermentatie kan eiwitten creëren die genetisch identiek zijn aan die in de natuur. Andere beweerde voordelen van precisiefermentatie zijn de volgende: het is sneller en gemakkelijk op te schalen omdat vee weken en maanden nodig heeft om te groeien – terwijl gefermenteerde cellen uren nodig hebben; het kan in elk deel van de wereld worden toegepast met behulp van lokale biomassabronnen; het heeft veel ruimte voor optimalisatie; het is een vertrouwde methode om voedsel te produceren.
Melkeiwit, dierlijke vetten, collageen, honing en eiwit.
Bij traditionele microbiële fermentatie worden intacte, levende micro-organismen gebruikt voor de verwerking van voedingsmiddelen. Precisiefermentatie gebeurt met microben die ad hoc zijn ontworpen om een specifiek eindproduct te genereren.
Welke producten kunnen van precisiefermentatie worden gemaakt?
Vanwege de hoge kosten bleef PF beperkt tot de farmaceutische industrie, die het gebruikte om menselijk collageen te maken. Dit wordt vooral gebruikt in huidverjongingsproducten. Nu de kosten van de ingrediënten dalen, zal PF binnenkort worden gebruikt voor het namaken van caseïne – het belangrijkste melkeiwit.
Wat is een voorbeeld van een voedingsbedrijf dat gebruik maakt van precisiefermentatie?
The Every Company uit Californië combineert traditionele fermentatie met genetische codering om ei-eiwitten te produceren. Zij printen de DNA-sequentie van de eiwitten in 3D en voeden die aan een gist, die, terwijl hij suikers eet, het gecodeerde eiwit begint af te leveren.
Ook de Duitse startup Formo gebruikt micro-organismen om koemelkvrije kaas te maken. Ze kopiëren de eiwitcode van dierlijke cellen en plakken die op microben – hun DNA wordt zo als het ware opnieuw van bedrading voorzien. Vervolgens laden ze de microben in fermentatietanks en voegen plantaardige vetten toe om een melkachtige bouillon te creëren, de basis voor kaas. Ze verwachten de kaas in 2023 op de markt te brengen.
Wat zijn de voordelen van precisiefermentatie?
PF vermindert de uitstoot van water en broeikasgassen bij de voedselproductie – de productie van een kilo kaas stoot 23,88 kg CO₂-equivalent uit en heeft 5.605 liter zoet water nodig. Bovendien worden de productietijden ingekort. Terwijl het maanden duurt om groenten te oogsten en jaren om vlees te krijgen, versnelt fermentatie de processen aanzienlijk. Aangezien wetenschappers volledige controle hebben over het maken van voedsel, zou precisiefermentatie producten van hogere kwaliteit mogelijk maken.
Wat zijn de nadelen?
De belangrijkste zorgen rond precisiefermentatie zijn regelgeving en veiligheid. De farmaceutische industrie moeten veel tests doorstaan voordat een product de markt op mag, terwijl dat in de voedingsindustrie niet zo is. Het belangrijkste is dat maatschappelijke en ethische overwegingen een rol spelen bij het gebruik van genetisch gemodificeerde organismen voor de voedselproductie.
In het algemeen moet er nog meer transparantie komen over de manier waarop deze technieken worden uitgevoerd, de inputs en outputs die worden gegenereerd, en de gevolgen voor de consumentenprijzen.
Wat zijn de trends?
Volgens de denktank RethinkX zullen de kosten van precisievergisting in de jaren 2020 blijven dalen omdat de benodigde ingrediënten goedkoper worden. Het onderzoeksinstituut verwacht dat “eiwitten gemaakt door PF tegen 2025 kostenconcurrerend zullen zijn met vergelijkbare eiwitten.” Bovendien voorzien ze een daling van de vraag naar koeienproducten met 70 procent tegen 2030. Research and Markets voorspelt dat de markt voor precisiefermentatie tegen 2030 een waarde van 36,3 miljard dollar zal bereiken – van 1,6 miljard dollar in 2022.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
