Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Fermentacja mikrobiologiczna – już nie futurystyczne źródło mleka

W ostatnich latach konsumenci częściej zwracają uwagę na swoje zdrowie, zrównoważony rozwój i bezpieczeństwo żywnościowe tradycyjnych produktów mlecznych, przez co coraz więcej kupujących sięga po mleko roślinne. Niektórzy miłośnicy nabiału pozostają jednak nieprzekonani do smaku roślinnych substytutów i poszukują alternatyw, które rywalizują smakiem i funkcjonalnością ze zwierzęcym mlekiem i innymi produktami mlecznymi. Na rynku (jeszcze nie w Polsce) istnieje kilka firm, zajmujących się produkcją mleka bez udziału zwierząt, pochodzącego z agrokultury komórkowej. Jest też technologia spożywcza, o której nie mówi się wystarczająco dużo – fermentacja mikrobiologiczna.

Pomimo faktu, iż ok. 65% populacji świata ma problemy z trawieniem laktozy (w Polsce 43%), czyli naturalnie występującego w mleku dwucukru, a ok. 2-6% mierzy się z alergią na białka mleka krowiego, światowy popyt na mleko gwałtownie rośnie. W 2020 r. wyprodukowano prawie 998 mln ton mleka krowiego, co oznacza 27% wzrost od 2010 r. Hodowla mleczna na skalę przemysłową przyczynia się do wylesiania, zanieczyszczania dróg wodnych i globalnego ocieplenia. Hodowla zwierząt jest też odpowiedzialna za 18% światowych emisji gazów cieplarnianych, pochodzących z działalności człowieka. Jest to więcej, niż procentowy udział transportu, który generuje 14% globalnych emisji. Większość z tych 18% stanowią emisje podtlenku azotu oraz metanu, pochodzące z nawozu zwierzęcego, metanu z procesów trawiennych zwierząt (tzw. procesu metanogenezy) oraz podtlenku azotu z nawozów mineralnych, stosowanych w uprawach roślin paszowych. W 2015 r. (najnowsze dostępne dane) przemysł mleczarski wyemitował równowartość ponad 1700 mln ton dwutlenku węgla – 3,4% globalnych emisji (na równi z lotnictwem i żeglugą łącznie).

Uprawa wysokobiałkowych roślin, takich jak: soja, groch, owies, ryż, konopie czy migdały, wykorzystywanych w produkcji alternatywnych napojów mlecznych o mniejszym wpływie na emisję CO2, nadal przyczynia się do wylesiania i może zawodzić zarówno pod względem wartości odżywczych, jak i wydajności. Roślinne zamienniki mleka zawierają często więcej cukru, a mniej białka. Dodatkowo zsiadają się w kawie, nie pieką się zbyt dobrze i nie mają właściwych tłuszczów i białek, odpowiednich do domowej produkcji masła lub sera. Mają też oczywiście swoje plusy. Mleko owsiane, zasobne w β-glukan, znajduje zastosowanie szczególnie u osób z chorobami przewodu pokarmowego oraz z zaburzeniami gospodarki tłuszczowej. Nasiona konopi (Cannabis sativa) są unikatowe pod względem składu, gdyż zawierają bogate w metioninę i cysteinę białko – edestynę – o dużych wartościach odżywczych oraz kwasy tłuszczowe omega-3 i omega-6. Mleko konopne jest bogatszym źródłem wapnia, żelaza, magnezu, cynku oraz witaminy A, niż mleko sojowe. W Ameryce Północnej mleko, wytwarzane z konopi uprawianych w Kanadzie, o znikomej zawartości δ9-tetrahydroksykanabinolu, jest najtańszym mlekiem roślinnym, a pod względem smaku nie odbiega od produktów z ryżu i soi. Wiele alternatywnych mlek roślinnych, dostępnych na polskim rynku, ma na tyle dużą zawartość wapnia, że może stanowić alternatywę dla mleka krowiego. Napoje ryżowe i owsiane są szczególnie rekomendowane dla alergików w wieku powyżej 2 lat.

Niemniej jednak w dobie postępu i innowacyjności branży food tech pojawił się pomysł, który może wprowadzić produkcję alternatywnego źródła mleka na nowe tory – za pomocą mikrobów i procesu precyzyjnej fermentacji. Mleko Betterland, które od końca sierpnia br. jest dostępne za pośrednictwem Amazona, jest produkowane przy użyciu precyzyjnej fermentacji – procesu, w którym bakterie, drożdże lub grzyby są genetycznie modyfikowane w celu wytworzenia białek mleka, które smakują i działają, jak ich mleczne odpowiedniki, bez konieczności hodowli krów. – To mleko zmieni sposób, w jaki ludzie myślą o nabiale – mówi założycielka firmy Lizzane Falsetto.

Białka mleka to tylko wierzchołek góry lodowej. Technologia precyzyjnej fermentacji posiada potencjał, by zmienić cały przemysł spożywczy, umożliwiając produkcję nie tylko białek mleka, ale także białek mięsa, tłuszczów zwierzęcych i czynników wzrostu, stosowanych w mięsie hodowlanym. W 2016 r. Falsetto sprzedała swój biznes batonów energetycznych, ThinkThin, za 217 mln dol. Cztery lata później, zamknięta na swoim kalifornijskim ranczu z powodu pandemii, zaczęła myśleć o uruchomieniu nowego projektu. Dostawcy ze świata batonów energetycznych i słodyczy przysyłali jej nowe składniki do wypróbowania, ale niewiele z nich budziło jej zainteresowanie, dopóki pewnego dnia na jej kuchennym stole nie wylądowała paczka sproszkowanego białka od start-upu z Berkeley, zajmującego się technologią żywności. Firma Perfect Day wymyśliła, jak zmodyfikować mikroby, by produkowały białko serwatkowe, wzorując się na stosowanej od dziesięcioleci technologii, wykorzystywanej przez przemysł spożywczy do tworzenia syntetycznej podpuszczki oraz przez przemysł farmaceutyczny do produkcji insuliny dla diabetyków. W Perfect Day mieli pomysł, że ich nowy produkt może być świetnym zamiennikiem nugatu w batonikach, dbających o klimat. Z ciekawości Falsetto zaczęła bawić się otrzymanym proszkiem, mieszając go z masłem orzechowym i czekoladą na wysokobiałkowe kulki mocy, a następnie dodając go do porannych smoothies swojej rodziny. Tekstura była inna niż ta, którą znała – lżejsza i bardziej puszysta, niż proszek sojowy, którego używała w swoich batonach proteinowych, a także bardziej kremowa. Wkrótce po prostu zmiksowała go z wodą kokosową. Przepuszczała go przez spieniacz do mleka, aby uzyskać dekadencko kremowe latte. Wypieki wychodziły idealnie. Zadzwoniła do Perfect Day. – Zapomnij o batonikach. Myślę, że możemy zrobić alternatywne mleko – powiedziała. 

Technologia Perfect Day działa jak zaawansowana technologicznie wersja warzenia piwa. W najbardziej podstawowym ujęciu piwo powstaje, gdy drożdże spożywają cukry roślinne i wydzielają alkohol w procesie fermentacji. Dzięki precyzyjnej fermentacji naukowcy odkryli, jak genetycznie zmodyfikować mikroby wydzielają niestandardowe cząsteczki, co przypomina zmianę linii kodu w programie komputerowym w celu uzyskania innego wyniku. Tim Geistlinger, dyrektor naukowy firmy Perfect Day, opisuje proces modyfikacji genetycznej w kategoriach użycia funkcji „znajdź i zamień” w edytorze tekstu. – Usuwamy gen odpowiedzialny za wydzielanie jednej rzeczy [np. alkoholu – przyp. red.] i wstawiamy inny [gen krowy odpowiedzialny za produkcję białka serwatkowego – przyp. red.] – tłumaczy. Zmodyfikowane mikroby miesza się w kontrolowanej temperaturze w kadzi pełnej upłynnionych cukrów roślinnych i pozostawia do fermentacji na kilka dni. Po zakończeniu procesu mikroby i produkty odpadowe są odfiltrowywane, podobnie jak w przypadku piwa, pozostawiając jedynie białko. Podczas gdy mikroby są modyfikowane genetycznie, białka, które produkują, są uważane za wolne od GMO. Cały proces trwa dwa tygodnie, a końcowy produkt serwatkowy jest identyczny z tym, który można znaleźć w mleku krowim, ale zostawia o wiele mniejszy ślad środowiskowy – produkcja białka emituje do 97% mniej gazów cieplarnianych i 99% mniej wody, niż produkcja tradycyjnego mleka, zgodnie z niezależną oceną cyklu życia.

Białko serwatkowe Perfect Day jest obecnie wykorzystywane jako kluczowy składnik wegańskich lodów, odżywek dla sportowców, a nawet pierwszego „bezkrowiego” batonika czekoladowego firmy Mars. Betterland jest debiutem Perfect Day na rynku produktów mlecznych, zapewniając takie same funkcje gotowania, ubijania, gotowania na parze, spieniania i pieczenia, jak konwencjonalne mleko, bez laktozy, cholesterolu czy metanu. Nieco słodsze od mleka krowiego jest wystarczająco dobre, aby polać nim płatki śniadaniowe i świetnie komponuje się z ciasteczkami z kawałkami czekolady. Może być nawet użyte do produkcji serów ricotta (sery twarde, które wymagają innego białka mleka, zwanego kazeiną, są w przygotowaniu).

Podczas gdy precyzyjna fermentacja jest stosowana przez przemysł farmaceutyczny od dziesięcioleci, postępy w technologii i genetyce otwierają nowe możliwości w zakresie żywności. Według waszyngtońskiego Good Food Institute (GFI) – organizacji badawczej, promującej alternatywy dla produktów zwierzęcych, oparte na roślinach i komórkach – istnieje ponad 88 start-upów, wykorzystujących precyzyjną fermentację do tworzenia wielu różnych produktów – od białek mlecznych, przez jajka, barwniki spożywcze, witaminy, po pozyskiwane z grzybów tłuszcze, które obiecują nadać długo nieuchwytną soczystość burgerom, opartym na roślinach. Betterland Milk, łączący bezkrowie białka mleczne Perfect Day z olejami roślinnymi, stoi na granicy między fermentacją roślinną a precyzyjną, w podobny stopniu, jak roślinny Burger Impossible, bogaty w żelazo, również wytwarzane w procesie precyzyjnej fermentacji. – Powstająca branża, w którą w ciągu ostatnich dwóch lat zainwestowano ponad 1,5 mld dol., jest brakującym ogniwem, jeśli chodzi o powszechność przyjęcia przez ludzi żywności bez udziału zwierząt. Białka precyzyjnej fermentacji to tzw. hero ingredients, przybliżające produkty roślinne do tego, czego szukają konsumenci – odpowiedniego smaku i tekstury, kremowości i właściwości emulgujących, czyli wyzwań, z którymi historycznie zmagały się alternatywy roślinne – mówi Liz Specht, wiceprezes GFI ds. nauki i technologii. W nowym badaniu Boston Consulting Group oszacował, że dzięki tego rodzaju postępom technologicznym alternatywne białka będą stanowić 11% całego spożycia białka do 2035 r., co doprowadzi do redukcji 0,85 gigaton ekwiwalentu CO2 na całym świecie do 2030 r. (prawie tyle, co dekarbonizacja przemysłu lotniczego).

Niestety robienie czegoś dobrego dla planety wciąż nie jest tanie. Mleko Betterland, dostępne w wersji niskotłuszczowej, pełnotłustej i kremowej, będzie sprzedawane za 6,89 dol. za kwartę, czyli ponad dwa razy drożej, niż mleko organiczne i prawie trzy razy drożej, niż mleko migdałowe. Falsetto zakłada się, że świadomi klimatu konsumenci będą skłonni zapłacić wyższą cenę, zwłaszcza że jej mleko odpowiada na tak wiele obaw, dotyczących zdrowia, funkcjonalności i środowiska. – Konsumenci myślą o swoich rodzinach i martwią się o przyszłość planety. Są zmęczeni kompromisami pomiędzy smakiem a zdrowiem i zrównoważonym rozwojem – uważa. Specht podkreśla, że jak dotąd, przynajmniej klienci byli skłonni płacić dwa, a nawet trzy razy więcej za galon (1 galon amerykański = 3,79 l) i za funt, jeśli chodzi o nowe produkty roślinne. Gdy firmy skalują się, ceny spadają. Falsetto przewiduje podobną trajektorię dla swojego mleka i już rozmawia z detalicznymi sprzedawcami, którzy kierują się zasadą zrównoważonego rozwoju, na temat ogólnokrajowej dystrybucji. Jak zauważa, do wyhodowania jednego migdała w dotkniętej suszą Kalifornii potrzeba galonu wody, a do uzyskania galonu mleka od krowy – 4,5 galona wody. – To po prostu nie jest zrównoważone. Jeśli mamy zamiar zrobić coś dla naszych prawnuków, mentalność musi się zmienić. A kiedy mówię my, mam na myśli przemysł – grzmi. Betterland Milk może być droższe niż jego konkurenci, ale to tylko dlatego, że konwencjonalny przemysł nie uwzględnia kosztów środowiskowych. – Nie próbuję teraz osiągnąć zysku. Inwestuję w przyszłość – zapewnia Falsetto.

Poniżej przygotowałam opis siedmiu firm, związanych z produkcją białek alternatywnych:

1. Perfect Day (USA) – założona w 2014 r. przez Ryana Pandy'a i Perumala Gandhi’ego. Perfect Day opracował białka mleczne przy użyciu precyzyjnej fermentacji, co pozwala firmie powielać białka, odpowiedzialne m.in. za produkcję serwatki w laboratoriach, bez wpływu na środowisko i bez obaw o dobrostan zwierząt, które wiążą się z tradycyjną hodowlą bydła mlecznego. (Bio)technologia żywności przyciągnęła duże inwestycje – firma ogłosiła ostatnio rozszerzenie rundy serii C do ogromnej kwoty 300 mln dol. po drugiej transzy, która umożliwi start-upowi przyspieszenie procesu poprzez partnerstwo z uznanymi markami sera, mleka i lodów. Pandy i Gandhi niedawno uruchomili również Urgent Company – nową firmę, zajmującą się zrównoważoną żywnością, która będzie oferować linię lodów bez udziału zwierząt, wykonanych przy użyciu białek mlecznych Perfect Day.

2. Change Foods (Australia i USA), założona w 2019 r. przez Davida Buccę. Change Foods zajmuje się bioinżynierią mikroorganizmów, które mogą produkować białka i tłuszcze mleczne. Firma wytwarza pozbawione udziału zwierząt sery i jogurty, które nie odbiegają od produktów odzwierzęcych smakiem, funkcjonalnością czy teksturą. Wszystkie produkty Change Foods nie zawierają laktozy, hormonów i są hipoalergiczne, co czyni je znacznie bezpieczniejszym i zdrowszym wyborem dla większości populacji, zwłaszcza osób, które nie tolerują laktozy. Firma twierdzi, że ich produkt zmniejsza zużycie energii o 65%, wymaga 98% mniej wody i wytwarza 84% mniej emisji dwutlenku węgla, niż produkcja tradycyjnego nabiału.

3. New Culture (USA), założona w 2018 r. przez Matta Gibsona i Inję Radman. To para Nowozelandczyków, którzy chcieli zrewolucjonizować sposób wytwarzania produktów mlecznych. Ich firma skupia się na wykorzystaniu fermentacji mikrobiologicznej do produkcji kazeiny – białka, które koaguluje, nadając niektórym produktom mlecznym, takim jak ser mozzarella, klasyczną, rozciągliwą konsystencję. Dzięki tej technologii pierwszym produktem start-upu będzie bezzwierzęca wersja mozzarelli, która smakuje i posiada taką samą konsystencję, jak jej odzwierzęcy pierwowzór.  

4. Formo Foods, dawniej Legendairy Foods (Niemcy), założona w 2019 r. przez Raffaela Wohlgensingera i dr Britta Winterberga. Przyświeca jej misja „dostosowania swojej moralności i konsumpcji” poprzez opracowanie etycznych, a zarazem smacznych białek mleka, produkowanych bezzwierzęco. Start-up wykorzystuje precyzyjną fermentację do produkcji białek mleka, które mogą być następnie wykorzystane jako składnik produktów mlecznych.

5. Better Dairy (Wielka Brytania), założona w 2019 r. przez Jevana Nagarajaha i Christophera Reynoldsa. Wykorzystuje fermentację precyzyjną do produkcji bezzwierzęcego mleka, serów, jogurtów i lodów. Jej produkty mogą być stosowane w każdym przepisie, wymagającym nabiału.

6. Remilk (Izrael), założona w 2019 r. przez Aviva Wolffa i Oriego Cohaviego. Firma wykorzystuje technologię precyzyjnej fermentacji do produkcji białek mleka. Obecnie pracuje nad rozwojem technologii w celu stworzenia alternatywy mlecznej, która będzie miała lepsze cechy niż mleko krowie (smak, skład odżywczy i funkcjonalność). Produkt Remilk może być również wykorzystywany do produkcji innych bezzwierzęcych wyrobów mlecznych – od sera, po masło.

7. De Novo Dairy (RPA), założona w 2021 r. przez Jeana Louwrensa, Joni Symon, Leaha Bessa i Richarda Grievesa. Zajmuje się produkcją białek mleka i produktów mlecznych, które oferują białko o wartościach odżywczych identycznych, jak w mleku krowim. Proces produkcyjny firmy wykorzystuje technologię precyzyjnej fermentacji i zawiera składniki, które są zrównoważone, wegańskie i pozbawione antybiotyków, umożliwiając konsumentom korzystanie z bogatych w składniki odżywcze i bezpiecznych dla środowiska alternatyw mlecznych.

Źródła

Fot. https://unsplash.com/photos/2rlleYcpvtI

https://www.foodnavigator.com/Article/2022/02/14/precision-fermentation-is-the-world-ready-for-animal-free-dairy

https://www.dairyreporter.com/Article/2022/09/20/De-Novo-Dairy-Africa-s-first-precision-fermentation-company-works-on-personalized-nutrition-offering

https://time.com/6199318/milk-alternatives-microbes-perfect-day/

https://www.foodallergy.org/resources/facts-and-statistics

https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/milk-allergy

https://pitchbook.com/profiles/company/472003-21#overview

https://www.remilk.com/science

https://www.legendairyfoods.de/

https://www.changefoods.com/

https://perfectday.com/

Russel K, Delahunty C. The effect of viscosity and volume on pleasantness and satiating power of rice milk. Food Quality Prefer 2004; 15: 743-50.

Vahanvaty US. Hemp seed and hemp milk. The new super foods? Infant Child Adolesc Nutr 2009; 1: 232-4.

KOMENTARZE
news

<Grudzień 2022>

pnwtśrczptsbnd
30
1
2
VI Wigilia PTSF
2022-12-02 do 2022-12-04
5. Forum Nowoczesnej Diabetologii
2022-12-02 do 2022-12-03
3
4
5
6
Biotech Day on GPW
2022-12-06 do 2022-12-06
7
Beauty Innovations 2022
2022-12-07 do 2022-12-08
8
MEDmeetsTECH
2022-12-08 do 2022-12-08
10
11
12
POLISH TELEHEALTH ALLIANCE 2022
2022-12-12 do 2022-12-12
13
WEBINAR | Kosmetyki koszerne
2022-12-13 do 2022-12-13
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
Newsletter