Mikroorganizmy mogą wydobywać białka, aby wyżywić nas i to, co jemy. (Ilustracja Jordan Awan)

Małe fabryki żywności

Te start-upy przygotowują sposoby na oszczędzanie owoców morza, zamianę gazu w białko i zmniejszenie alternatywnych produktów mlecznych.

Świat Ahungry wymaga coraz więcej białka. Jego produkcja wymaga dziś miliardów zwierząt gospodarskich i rozległych połaci ziemi, na których uprawia się rośliny. Ale co, jeśli drobnoustroje mogłyby zmusić wiele do wykonywania tej pracy? Taki jest pomysł zasilający trzy startowe firmy przedstawione poniżej.

Niezliczone firmy planują ulepszenie smaku żywności, obniżenie jej kosztów lub zrównoważenie. Niektórzy hodują mięso z komórek zwierzęcych. Inni uprawiają produkty w „pionowych gospodarstwach” w dużych miastach. Następnie jest ścieżka, którą podążają wszystkie te trzy start-upy: drożdże inżynieryjne lub inne drobnoustroje, które produkują dla nas jedzenie i jedzenie dla rzeczy, które jemy. Mimo że nie widać tych mikroskopijnych procesów w akcji, warto przyjrzeć się temu pomysłowi.

Drogi mleczne dla wszystkich, których warto

Elżbieta Preston

Ryan Pandya i Perumal Gandhi nie znali się w kwietniu 2014 roku, ale obaj wiedzieli, że wegański ser jest okropny. Obaj niedawno zrezygnowali z produktów pochodzenia zwierzęcego „ale nienawidzili tego” - mówi Pandya i zastanawiają się, czy mogliby wykorzystać swoje zaplecze biotechnologiczne do stworzenia przyjaznego dla ziemi nabiału, który smakowałby lepiej. Isha Datar, CEO instytutu badawczego New Harvest, znał obu mężczyzn i zdał sobie sprawę, że mieli ten sam pomysł w tym samym czasie. Połączyła Pandyę i Gandhiego i zasugerowała założenie firmy.

Nazwali swoją firmę Muufri (powiedz to na głos, a dostaniesz), ale później zmienili ją na Perfect Day. Startup wykorzystuje genetycznie zmodyfikowane drożdże do produkcji kazeiny i serwatki - białek mleka krowiego - i dodaje je do wegańskich produktów mlecznych. Większość drożdży zamienia swoje jedzenie w wykładniczo więcej komórek drożdży, ale Pandya i Gandhi konstruują je, aby zamieniać żywność w białka mleka, jednocześnie utrzymując stabilną populację. „Stado, jeśli chcesz”, mówi Pandya, CEO.

Prawdziwe mleko to nie tylko białka. Zawiera również cukier mleczny (jak każda osoba nietolerująca laktozy jest boleśnie świadoma) i tłuszcze mleczne. Pandya mówi jednak, że białka mleka nadają niektórym potrawom charakterystyczną konsystencję, na przykład rozciągliwość mozzarelli. Możesz użyć cząsteczek roślinnych do zastąpienia cukru mlecznego (jak w mleku bez laktozy) lub tłuszczu mlecznego (jak w niektórych serach przetworzonych) bez znacznego uszkodzenia tekstury. Ale trudniej jest zastąpić białka mleka. Ich brak jest zauważalny w większości wegańskich substytutów mlecznych. Gandhi mówi, że alternatywne produkty mleczne wydawały mu się „jakby były trzymane razem z klejem”.

Zespół opracował już prototypy kilku produktów mlecznych pozbawionych krów. Pandya mówi, że do tej pory najlepszy jest jogurt, który wytwarza się przy użyciu tych samych kultur bakteryjnych i techniki, co zwykły jogurt, ale z mlekiem na bazie drożdży zamiast mleka zwierzęcego. Eksperymentowali także z miękkimi serami, lodami i masłem. Pandya mówi, że jako napój ich mleko na bazie drożdży jest mniej przekonujące. Jest wystarczająco dobry, aby łączyć go z innymi składnikami do sera lub jogurtu, ale sam jeszcze nie wstaje. „Waham się nazywać to, co zrobiliśmy„ mlekiem ”, mówi Pandya. Uważa jednak, że to się zmieni, gdy zespół poprawi genetycznie zmodyfikowane drożdże, aby uzyskać bliższy faksymile mleka krowiego.

Firma zebrała 25 milionów dolarów i zabezpieczyła swój pierwszy patent, i rozmawia z dużymi firmami spożywczymi i mleczarskimi o potencjalnych partnerstwach. Partnerzy ci mogą być zainteresowani zrównoważonym rozwojem - produkcją mleka bardziej wydajnie przez wyeliminowanie krów - lub zaspokojeniem popytu konsumentów na lepsze produkty mleczne.

Tymczasem weganie założyciele firmy złagodzili swoją dietę i wrócili do jedzenia produktów z mleka krowiego w porównaniu do swoich własnych. Jak mówi Pandya: „Trudno jest prowadzić firmę mleczarską i być kimś, kto nie spożywa mleka”.

Przekształcanie gazu w żywność

Autor: Andrew Rosenblum

Ilustracja Jordan Awan

Indie mają zdecydowanie za dużo metanu. Wlatuje z największych na świecie stad bydła, z produkcji ropy i z rozkładających się śmieci - 90 milionów ton każdego roku. Metan odpowiada za 29 procent emisji gazów cieplarnianych w Indiach, co stanowi około dwukrotność średniego udziału w innych krajach.

Kiedy Ezhil Subbian myśli o całym tym metanie, myśli o jedzeniu.

Jest to możliwe dzięki funky mikroorganizmom, które przekształcają metan w przydatne produkty. String Bio, startup Subbian w Bengaluru w Indiach, wypełnia duże kadzie tymi organizmami jednokomórkowymi, karmiąc je niedrogo nadwyżką metanu w Indiach i zmuszając je do podkarmiania pasz dla zwierząt, które według niej będą od 30 do 40 procent tańsze niż inne białka kiedy wejdzie na rynek w przyszłym roku. „Metan jest najtańszym dostępnym węglem”, mówi Subbian.

Mikrob roboczy to metanotrof, który zwykle żyje na bagnach, w pobliżu podwodnych otworów wentylacyjnych lub na wysypiskach i ewoluował, aby wykorzystywać metan jako jedyne źródło węgla i energii. Metanotrofy metabolizują metan do białek, które przechowują w ścianach komórkowych, podobnie jak ludzkie ciało zamienia jedzenie w tłuszcz.

String Bio chce zwiększyć skalę tego naturalnego procesu, aby wyprodukować od 200 000 do miliona ton białka rocznie. To będzie znaczna część całkowitej podaży paszy na świecie dla zwierząt gospodarskich i hodowli ryb, które wymagają od 150 do 200 milionów ton białka rocznie, mówi Subbian. Produkt może być również podstawą alternatywnych białek dla ludzi.

Firma umieszcza metanotrofy w dużych zbiornikach zwanych bioreaktorami, co pozwala na precyzyjną kontrolę warunków, takich jak temperatura i pH. Pompuj metan z dowolnego miejsca, niezależnie od tego, czy jest to nadmiar wytwarzany podczas produkcji ropy naftowej, czy biogaz zebrany na wysypisku śmieci lub oczyszczalni ścieków, a metanotrof wytworzy napar zawierający białka, wodę i dwutlenek węgla. String Bio następnie wysusza napar metanotroficzny i zamienia go w granulki żywności.

Do produkcji pasz dla zwierząt String Bio wykorzystuje naturalnie występujące metanotrofy. Ale chce także używać metanu do produkcji chemikaliów. W przypadku tej sztuczki firma współpracuje ze szczepem metanotrofów, który został genetycznie zmodyfikowany do produkcji substancji chemicznych przydatnych w przemyśle, takich jak kwas mlekowy i kwas bursztynowy. Kwas mlekowy jest kluczowym składnikiem niektórych form materiałów opakowaniowych. Kwas bursztynowy można stosować do wytwarzania biodegradowalnych polimerów.

Subbian twierdzi, że karma dla zwierząt jej firmy będzie czystsza niż konkurencyjne produkty, bez ryzyka pozostałości pestycydów, które znaleziono w niektórych roślinnych paszach dla zwierząt hodowlanych i ryb. Ale największą zaletą String Bio może być po prostu ilość żywności, jaką może wyprodukować. Subbian mówi: „Metan jest skalowalny”.

Biotechnologia, która może uratować sushi

Autor: Andrew Rosenblum

Jesteś tym, co jesz, nawet jeśli jesteś rybą hodowaną w podwodnym piórze. Naukowcy ze szkockiego University of Stirling odkryli w 2016 r., Że łosoś hodowlany miał o 50 procent mniej kwasów tłuszczowych omega-3 niż w 2011 r. - a to dlatego, że procent ryb tłustych w ich diecie spadł z 80 do 20 procent.

Te ubogie w składniki odżywcze łosoś może być znakiem rzeczy, które pojawią się na rozwijających się farmach rybnych. Ludzie przeławiają małe gatunki, takie jak sardynki i sardele, które były wykorzystywane do karmienia większych ryb w gospodarstwach. Teraz zamiast podawać łososowi granulki składające się głównie z mielonych ryb, gospodarstwa faszerują je paszami, które składają się ze znacznie większego procentu soi i innych wypełniaczy, w których brakuje kluczowych składników odżywczych, takich jak kwasy tłuszczowe. Według prognoz Banku Światowego światowe zasoby ryb hodowlanych mają eksplodować z 50 milionów ton w 2010 r. Do ponad 93 milionów w 2030 r., „Po prostu nie ma wystarczającej ilości oleju rybnego, aby się obejść”, dietetyk ryb i biolog morski, Rick Barrows, powiedział na konferencji SynBioBeta zeszłej jesieni.

KnipBio może zmieniać recepturę, dzięki czemu produkt zawiera składniki odżywcze, takie jak tauryna i karotenoidy - produkty, które dają łososiu i krewetkom atrakcyjnie różowy miąższ.

KnipBio, 10-osobowy startup z Lowell w stanie Massachusetts, uwalnia siłę biotechnologii na problem żywienia ryb.

Methylobacterium extorquens to drobnoustrój, który zwykle przeżuwa alkohole wydalane przez liście lub gnijące owoce. KnipBio wykorzystuje ten proces i nieco go ulepsza, aby drobnoustroje wytwarzały mączkę rybną.

Bioreaktory KnipBio są domem dla zarówno genetycznie zmodyfikowanych, jak i naturalnie występujących szczepów m. wymówki. Dodaj do zbiornika metanol pochodzący z gazu ziemnego, a wyjdzie bulion bogaty w białko. Ten płyn jest następnie suszony w wirówce, pozostawiając granulki pokarmu dla ryb.

Inne firmy robią coś podobnego z glonami niż bakteriami jako punktem wyjścia. W końcu glony są dobrym źródłem kwasów tłuszczowych, dzięki którym ryby są tak zdrowe. Ale wiceprezes ds. Badań i rozwoju KnipBio, Catherine Pujol-Baxley, mówi m. In. extorquens produkuje idealne uzupełnienie glonów w diecie rybnej. KnipBio może zmieniać recepturę, dzięki czemu produkt zawiera składniki odżywcze, takie jak tauryna i karotenoidy. Ten ostatni składnik jest najdroższym dodatkiem w posiłku komercyjnym; łosoś, pstrąg i krewetki bez karotenoidów nie mają atrakcyjnie różowego mięsa.

Więc w jaki sposób smakują ryby karmione tymi rzeczami? Firma o nazwie Kampachi Farms zmieszała paszę KnipBio z dietą żółtego ogona sashimi, które hoduje w zagrodach głębinowych unoszących się u wybrzeży dużej wyspy Hawajów. Według Pujol-Baxley, 70-osobowy panel degustacyjny w Oregon State Food Innovation Center nie wykrył żadnej różnicy w smaku sashimi po zmianie paszy.

W styczniu firma KnipBio ogłosiła, że ​​zwiększyła swoją skalę z małego zakładu próbnego do bioreaktora o pojemności 20 000 litrów, zdolnego do wytwarzania ton metrycznych KnipBio Meal co tydzień. Pujol-Baxley twierdzi, że firma planuje w tym roku przeprowadzić testy komercyjne, testując różne mieszanki paszowe w różnych gospodarstwach z rybami na różnych etapach życia. Jest to kluczowy krok w kierunku pełnej komercyjnej wersji w 2019 r., Kiedy naprawdę zobaczymy, czy pomysł zatonie, czy popłynie.