A jövő húspótló mikrobái jó fehérjeforrások - a tudomány spektruma
Diéta: a mikrobák táplálhatják a világot
Fogyasztjuk őket a reggeli joghurttal, az oldalasalátánkkal vagy a hűvös búzasörrel: Ártalmatlan vagy akár hasznos baktériumokat és élesztőket már az ókorban használtak az emberek az élelmiszertermelésben. A tejsavbaktériumok megsavanyítják a joghurtot, a sörélesztő az árpalisztából származó cukrot alkohollá alakítja, és a levélfelületen számos mikroba kavargál. Egy 2008-as tanulmányban Alexander Haslberger táplálkozási szakember kiderítette, hogy a saláta növényeket átlagosan 10 5 laktobacillus gyarmatosítja.
A cianobaktériumok, más néven mikroalgák pedig régóta az emberi étrend részét képezik: a 16. században az akkor Mexikóváros régiójában élő őslakosok a Texcoco-tótól gyűjtötték össze a Spirulina nemzetség mikroalgáit. Ma is mikroalgákat takarítanak be, például a közép-afrikai Csád-tóból, ahol a mikrobákat szárítják és "Dihé" nevű kekszként fogyasztják.
Most ezek a mikrobák egyre inkább a táplálkozási kutatások középpontjában állnak. Mert: A mikrobák, azaz baktériumok, élesztő, egysejtű gombák vagy algák magas fehérjetartalommal rendelkeznek, akár 70% -ban a szárazanyagban. Összehasonlításképpen: a marhahús kb. 60 százalék fehérjét, a tojás 50 százalékot ad. A mikrobiális fehérjét "egysejtű fehérjének" nevezik. A mikroorganizmusok egy része értékes telítetlen zsírokat (egysejtű olaj) és vitaminokat is képez, különösen a B családé.
A mikrobáknak nincs szükségük nagy szántóra
A hús- vagy olajnövények termelésével ellentétben nincs szükségük nagy szántóra, biotartályokban termeszthetőek. Ott gyorsan szaporodnak mindenféle hulladékon, például az élelmiszeriparban keletkező maradványokon. Ezenkívül időnként megköthetik és lebonthatják a levegőből a nemkívánatos anyagokat, például szén-dioxidot, nitrogént (műtrágyából) vagy metánt (tehén gyomrából).
Ezek a mikrobák azért játszanak szerepet, mert 2050-ben körülbelül tízmilliárd globális állampolgárnak kell elegendő ételt biztosítani. Ez nem valósítható meg a jelenlegi mezőgazdasággal, amelyet különösen a nagy mennyiségű állati fehérje, de a pálmaolaj is jellemez. Végül is az állati takarmány termesztéséhez szükséges földfelhasználás hatalmas. Ezenkívül nitrogénveszteség, üvegházhatásúgáz-kibocsátás, magas vízfogyasztás és a biológiai sokféleség csökkenése is fennáll. A mezőgazdaság felelős az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának mintegy 25 százalékáért és az édesvíz-fogyasztás 70 százalékáért.
Egyes tudósok, például Tomas Linder, a svéd Uppsala Egyetem mikrobiológusa úgy vélik, hogy a mikrobák hozzájárulhatnak az élelmiszerek fenntarthatóbbá tételéhez. A Bioeconomy Council egy 2017-es háttérpapírban („Bioeconomy for a fenntartható fehérjeellátás”) a hüvelyesek és az in vitro hús mellett mikrobiális fehérjét is felsorol. Kétféle változat létezik: Egyrészt a mikrobákat termelőgépként használják, és arra ösztönzik őket, hogy nagyobb mennyiségben termeljenek fehérjéket vagy zsírokat. Magukat a mikrobákat nem lehet megenni. Így gondolja az amerikai „Perfect Day” induló vállalkozás, amely tejet termel anélkül, hogy a tehénből származna. Az élesztők a tejfehérjéket, a kazeint és a tejsavófehérjét termelik.
Másrészt maga is betakaríthatja és megeheti a mikrobiális sejteket. A Bioökonómiai Tanács szerint a fehérje kiváló minőségű, mivel jó aminosav-összetétele hasonló az állati fehérjéhez. A sejtek azonban sok nukleinsavat tartalmaznak, ami meglehetősen egészségtelen az ember számára, mivel ezek növelik a vér húgysavszintjét és ezáltal a köszvény kockázatát. Ezért először meg kell melegíteni a mikrobiális tömeget, amellyel a sejtek elpusztulnak. Ezután az egészet ledarálják, hogy biztosítsák a sejtfalak emészthetőségét.
A már forgalomban lévő mikrobás húspótlók
Valójában már létezik mikrobákból készült húspótló a piacon. A Fusarium venenatum gomba micéliumát tojás- és burgonyakeményítővel dolgozzák fel, és »Quorn« néven kapható. Fehérjét, rostot és kevés zsírt biztosít.
Amikor az élelmiszert mikroorganizmusok állítják elő, figyelembe kell venni az egészségügyi kockázatokat is: "Ide tartoznak az allergének vagy toxinok, amelyek a termelés során felmerülhetnek" - mondja Linder. Például egyes mikrobák, például a szálszerű gombák és a mikroalgák erősen toxinokat képezhetnek. Különösen a nyílt tavakban termesztett mikroalgák érintettek. "Ezért a termelési folyamatokat szorosan figyelemmel kell kísérni" - mondja a mikrobiológus.
A mikrobák típusától függően egy termelő létesítmény ekképp néz ki: Az úgynevezett "heterotróf" mikrobák termesztése, amelyek nem tudják megkötni a levegőből a CO2-t, például szerves szubsztrátumokat igényelnek. "Ha ezek a hordozók növényekből származnak, a földhasználat szempontjából a megtakarítási potenciál nem lenne olyan nagy" - mondja Linder. Alternatív megoldás lehet a CO2 levegőből történő rögzítésének új technológiája olyan tápanyagok előállításához, mint a metán, metanol, hangyasav vagy ecetsav.
Több fehérje, kevesebb erőforrás-fogyasztás
Az, hogy a mikrobáknak még mindig vannak előnyeik a földhasználat szempontjából, az 1980-as évekig Angliában működtetett, állattakarmány-üzemből következtethető. Az itteni mezőgazdasági ágazatot szolgáló baktérium a Methylophilus metylotrophus volt. A reaktor négy-öt megatonna száraz fehérjét szállított volna mikrobákból hektáronként. Ugyanannak a szójaterületnek a terméshozama csak 3,3 tonna babfehérje. Sergiy Smetana, a Német Élelmiszertechnológiai Intézet tudósának életciklus-értékelési tanulmányai szerint 2015-től és 2018-tól a mikoprotein termelése a szántó és az édesvíz fogyasztása szempontjából is jobban teljesít, mint az állati alternatívák.
Más mikroorganizmusok, például a cianobaktériumok viszont képesek fotoszintézisre és "autotróf módon" ellátják magukat CO2-vel. Azonban többnyire nagy tavakban termesztik őket, ezért értékes helyet is fogyasztanak. Timo Schmidt és Michael Lakatos kutatók a Kaiserlautern Egyetemen ezt orvosolni akarják. „Next Generation Biofilm” projektjükben jelenleg mikroalgákat próbálnak termeszteni a ház homlokzatán, és ezáltal mindenféle szántóföld nélkül boldogulnak, amint arról a „Süddeutsche Zeitung” nemrégiben beszámolt. Ezután a lakók betakaríthatták és megehették őket. Az első eredmény: a homlokzati kultúrák 90% -kal kevesebb vizet és 40% -kal kevesebb energiát fogyasztanak, mint a vízi bioreaktorok. A kutatók olyan "mini gyárakat" fejlesztettek ki, amelyek hasonlóak a törölközős radiátorokhoz, és homlokzati elemekként telepíthetők. De Timo Schmidt elismeri: "A rendszerek léteznek, de még nem működnek gazdaságosan."
Egy másik probléma, amely az "egysejtű fehérje" előállításakor merül fel: A nitrogénnek is rendelkezésre kell állnia, mivel csak néhány egysejtű szervezet képes megjavítani a levegőből. Egy dán kutatási projekt egyszerűen a szennyvíztisztító telepek szennyvizét használja fel fehérjepor előállítására, amely a nitrogén mellett rengeteg foszfort biztosít. Szénforrásként a háztartási hulladékból származó biogáz szolgál.
Az energiaegyensúly még mindig közel áll a sertéshúshoz
Eddig azonban minden termelési rendszer energiaigényes volt, ezért nem feltétlenül jobb az éghajlat szempontjából. A mikrobiális fehérje meglehetősen rosszul jön ki, 5,8 kilogramm CO2-egyenértékkel. Összehasonlításképpen: a sertéshús előállításának CO2-lábnyoma 4–6 kilogramm. Willy Verstraete, a genti egyetem mikrobiológusa azonban úgy véli, hogy a megújuló energiák, például a biogáz, a napenergia vagy a szélenergia ezt az értéket 1,7 kilogramm CO2-egyenértékre csökkentenék.
A pálmaolaj-termelés környezeti szempontból is problémás. Itt a mikrobákkal a remény hordozóiként is kereskednek: Chris Chuck által vezetett kutatók a Bath-i Egyetemről kutatják az Metschnikowia pulcherrima élesztőt. Általában mindenféle gyümölcsöt, például szőlőt vagy cseresznyét, de virágot is megtelepít. Növekedhet azonban az emberek által ehetetlen makrogákon vagy egyszerűen olyan hulladékokon is, mint a fa vagy szerves hulladék. Az élesztő az alfajtól függően sűrű olajat képez, amely hasonló az olajpálmához.
A futurológusok azt is megjósolják, hogy a mikrobák egy napon fontos szerepet fognak játszani. Az amerikai RethinkX agytröszt például nemrégiben azt jósolta 2030-ra, hogy a klasszikus hús- és tejiparnak komoly pénzügyi veszteségekkel kell számolnia, mert a növényi vagy mikrobiológiai élelmiszerek hatalmas piaci részesedést szereznek.
A fogyasztó, mint probléma
Mivel azonban a fogyasztókról ismert, hogy érzékenyek az olyan étkezési újításokra, mint az in vitro hús vagy a rovarok, a mikrobiális fehérjét valószínűleg először az állati takarmányiparban használják fel nagyobb mértékben - véli Linder svéd kutató. A tilápia-akvakultúrában a fehérje körülbelül 30 százaléka származhat spirulinából anélkül, hogy befolyásolná a halak növekedését és egészségét, vagy megváltoztatná a húsuk színét és ízét.
Sertések, csirkék vagy halak is tolerálják a Methylococcus capsulatus-t, mint fehérje-adalékot. A Potsdami Klímahatáskutató Intézet kutatói 2018-ban kiszámolták annak következményeit, hogy 2050-ig a mikrobáktól világszerte szükséges állati takarmány 10–19 százalékát megkapják: Ez hat százalékos megtakarítást eredményezne a földhasználatban, nyolc százalékos nitrogénveszteséget és hét százalékkal kevesebb az üvegházhatást okozó gázok kibocsátása.
Az úgynevezett szintetikus biológia hívei már egy lépéssel tovább gondolkodnak: A mikrobákat genetikailag nagyon könnyű manipulálni. Úgy programozhatók, hogy ne képezzenek nemkívánatos anyagokat. Például lehetőség van tej előállítására laktóz nélkül, vagy stimulálni a kívánt anyagok termelését a mini-gyárakban, például annak érdekében, hogy több telítetlen zsírsavat nyerjünk a telített zsírsavak helyett, amelyek elsősorban az állati élelmiszerekben találhatók. Az amerikai New Harvest induló vállalkozás szerint a sejtes mezőgazdaság a jövőben akár gyapjút, bőrt vagy fát is előállíthat. És a Bathban előállított algaolaj kozmetikai és tisztítószerek alapanyagaként vagy biodízelként is felhasználható.