Microbiële wonderen: een revolutie in de voedselproductie met bacteriën

By Laio

In de zoektocht naar duurzamere manieren om voedsel te produceren, vormen bacteriën een veelbelovende optie. Hoewel het voor velen misschien nieuw lijkt, zitten bacteriën achter veel voedingsmiddelen die we dagelijks consumeren, zoals yoghurt, brood of bier. Bovendien kunnen microben door middel van precisiefermentatie, een baanbrekende techniek die precisiebiologie en conventionele fermentatie combineert, gemanipuleerd worden om dierlijke en plantaardige eiwitten na te maken, wat de uitstoot en het gebruik van hulpbronnen aanzienlijk zou kunnen verminderen.

De toekomst van onze voedselsystemen zou wel eens gebaseerd kunnen zijn op minuscule organismen die we niet eens kunnen zien. Laten we eens kijken naar enkele baanbrekende technologieën en onderzoeken die de kracht van bacteriën inzetten voor duurzame voedselproductie.

Een precisiebenadering van fermentatie

Precisiefermentatie is een futuristische technologie die een revolutie teweeg kan brengen in de manier waarop we voedsel produceren. Het maakt gebruik van precisiebiologische technologieën, vergelijkbaar met die gebruikt worden in genetische manipulatie, in combinatie met traditionele fermentatieprocessen. Met deze aanpak kunnen wetenschappers microben programmeren om specifieke moleculen te produceren, waaronder plantaardige en dierlijke eiwitten. Het resultaat? Voedingsmiddelen met dezelfde smaak en textuur als hun traditionele tegenhangers, maar dan op een duurzamere manier gemaakt.

Een van de voordelen van precisiefermentatie is dat het sneller schaalbaar is en gebruik maakt van lokale biomassabronnen. Producten die gemaakt kunnen worden door middel van precisiefermentatie zijn onder andere melkeiwit, dierlijke vetten, collageen, honing en zelfs eiwit. The Every Company en Formo zijn twee bedrijven die al gebruik maken van precisiefermentatie om respectievelijk ei-eiwitten en koevrije kaas te produceren.

Plantaardige steaks die zo verdacht veel op vlees lijken, dat je gaat twijfelen

Een hamburger met knoflooksaus, of op zijn tijd een malse steak: niet te weerstaan, toch? Vleesproducten zijn nog steeds erg populair. Tegelijkertijd voelen mensen zich soms ongemakkelijk bij het eten ervan, vanwege het dierenleed.

Het potentieel van rode gist ontsluiten

Ondertussen hebben onderzoekers van de Tallinn University of Technology een computermodel ontwikkeld dat voorspelt hoe rode gist, Rhodotorula toruloides, biomassa kan omzetten in voedsel. Het model, ecRhtoGEM genaamd, maakt gebruik van eiwitconcentraties om het metabolisme van gist te voorspellen, zelfs zonder enzymkinetische parameters.

Rode gist is een waardevolle bron omdat het van nature genen bezit die hemicellulosehoudende suikers verwerken, waaronder xylose. Dit betekent dat het afval- en suikermengsels kan omzetten in lipiden en oliën. De gist geeft producten ook antioxiderende eigenschappen door zijn carotenoïdegehalte. Het ecRhtoGEM model helpt daarom bij het ontwerpen van nieuwe giststammen voor de productie van biobrandstoffen, biosurfactanten en andere materialen door genen van andere organismen te introduceren via genetische modificatie.

Duurzamere proteïnes met een meel gemaakt van afgewerkt biergist

Granen, hop en water zijn de basisingrediënten voor het maken van bier. Daarnaast is er nog een vierde essentieel: gist.

Smullen van schimmels

Aan het Zweedse Centre for Resource Recovery heeft Neda Rousta onderzoek gedaan naar het potentieel van eetbare draadvormige schimmels, zoals Aspergillus oryzae, voor de productie van voedsel. Haar proefschrift laat zien hoe deze schimmels kunnen worden gekweekt om een duurzame, gezonde en smakelijke voedselbron te produceren, zoals hamburgerpasteitjes van schimmels.

Rousta heeft met haar onderzoek aangetoond dat wanneer Aspergillus oryzae wordt gekweekt op havermeel, dit resulteert in voedzame schimmelbiomassa met een verbeterde nutriënteninhoud. Daarnaast heeft haar werk aangetoond dat de schimmel in staat is om bioactieve stoffen zoals L-carnitine te synthetiseren.

Een diepere duik in microbiële voedselproductie

Het concept van microbiële voedselproductie is niet alleen beperkt tot precisiefermentatie en het kweken van schimmels. Er wordt wereldwijd een hele reeks onderzoeken en initiatieven uitgevoerd. Een artikel gepubliceerd in Nature Communications geeft bijvoorbeeld een uitgebreid overzicht van het gebruik van microben om hele voedingsmiddelen te produceren uit hun biomassa en als celfabrieken om zeer functionele en voedzame ingrediënten te maken.

Van de productie van omega-3 eicosapentaeenzuur via de metabole engineering van Yarrowia lipolytica tot de conversie van Escherichia coli om biomassa koolstof uitsluitend uit CO2 te produceren, de mogelijkheden zijn enorm en opwindend. Het artikel bespreekt ook hoe synthetische biologie gebruikt zou kunnen worden om gemanipuleerde microbiële celfabrieken te maken voor verschillende toepassingen.