Nature Communications bevatte een interessant artikel over de toekomst van ons voedselsysteem; meer in het bijzonder over de rol van micro-organismen (bacteriën, gisten, schimmels) bij het ontwikkelen van nieuwe soorten voedsel en voedsel-ingrediënten. Ons voedselsysteem worstelt met onduurzame praktijken, uitputting van de grond en klimaatverandering. Kan de microbiële voedselrevolutie helpen?
Een nieuw hoofdstuk in voedselproductie
De auteurs, Alicia E. Graham en Rodrigo Ledesma-Amaro, van Imperial College London, denken dat dit gaat lukken. Zij komen tot de conclusie dat een microbiële voedselrevolutie ‘ons voedselsysteem grondig kan veranderen’ – mits we blijven innoveren en duurzaamheid en ethiek in de gaten houden. We kunnen daarmee ‘de milieu- en gezondheidsuitdagingen van de toekomst aan’. Hoe komen zij tot die conclusie?
Micro-organismen zijn in potentie uitstekende voedselbronnen. Tenminste, als we goed letten op de gevaren die zij met zich meebrengen. Ze hebben een lage ecologische voetafdruk, hebben niet veel land en water nodig, en zijn niet afhankelijk van de seizoenen. Ze hebben vaak ‘een gunstig voedingsprofiel’. En met moderne middelen als synthetische biologie kunnen ze veel dieetwensen vervullen. Waarschijnlijk is de belangrijkste vraag: zal het publiek voedsel accepteren dat op die manier is gemaakt?
Tijd voor een microbiële voedselrevolutie
Het huidige voedselsysteem heeft het moeilijk. Het kan nog maar net een groeiende wereldbevolking voeden. Hebben we een microbiële voedselrevolutie nodig? Mensen gebruiken al heel lang micro-organismen in hun voedselsysteem. Zuivelproducten als kaas en yoghurt, alcoholische dranken als bier en wijn, gefermenteerde bonen zoals sojasaus, douchi en natto, en andere groenten als zuurkool en kimchi. Nu plantaardig voedsel meer onder de aandacht komt, is er ook aandacht voor fermentatie als middel om voedsel te bewaren.
Bij traditionele fermentatie bewaren we niet alleen het voedsel, maar voegen we ook smaak en geur toe. Gefermenteerd voedsel heeft probiotische eigenschappen en verbetert de gezondheid. Vaak verteren we voedsel beter als het is voorbewerkt door micro-organismen. Dit verlaagt ook de zogenoemde glycemische index, waardoor de kans op ziektes als diabetes type II en hartaandoeningen wordt verkleind. En tenslotte produceren veel micro-organismen ook gunstige stoffen als antioxidanten en meervoudig onverzadigde vetzuren. Al moet dit niet onze aandacht afleiden van de giftige stoffen die ze ook kunnen maken. Als we van micro-organismen gebruik gaan maken, zullen we de positieve effecten moeten controleren – al was het alleen maar om overdreven marketingclaims te ontzenuwen.
Micro-organismen als voedsel
Het eten van micro-organismen kan onderdeel zijn van de microbiële voedselrevolutie. Ze kunnen voedzaam zijn, met veel eiwitten, vezels en biologisch actieve stoffen. Maar we moeten daarmee geen problemen met de gezondheid veroorzaken. Een van de eerste voorbeelden is Marmiet (sinds 1902), een nevenproduct bij het maken van bier, en bron van B-vitamines. Van jongere datum is Quorn, een bewerkt product van de schimmel Fusarium venenatum. Sommige micro-organismen worden gegeten als gezondheidsadditief, bijvoorbeeld de micro-algen Chlorella en Spirulina, die veel eiwitten, fytonutriënten en vitamines bevatten.
Naar betere fermentatie
We kunnen fermentatie optimaliseren door selectie, kweek of bewerking van stammen van micro-organismen; om daarmee uiterlijk, smaak of gezondheidsprofiel van gefermenteerd voedsel te verbeteren. Van recente datum is de genetische bewerking van fermentatie. Zoals de verhoogde vitamine-B productie in Lactiobacilli in zuivelproducten, of het maken van aromatische stoffen voor nieuwe verbeterde biersoorten.
Genetische bewerking kunnen we ook gebruiken om de duurzaamheid van fermentatie te bevorderen. Dit schept de mogelijkheid om afvalstromen te bewerken, op weg naar een volledig circulaire economie. Bij het verbeteren van zulke technieken kwamen onderzoekers erachter dat veel fermentatieprocessen worden bepaald door bacteriële gemeenschappen, in plaats van door afzonderlijke organismen.
Alternatieven voor vlees
Er zijn veel bedrijven die nu zulke fermentatieprocessen ontwikkelen. Alternatieven voor vlees vormen een populair doel bij de microbiële voedselrevolutie. Het doelbereik en de doelmatigheid van deze processen kunnen zelfs worden verbeterd door synthetische biologie. Daarmee kunnen we veel méér grondstoffen gebruiken; en ook de productiviteit verbeteren en stoffen laten toevoegen als vitamines en antioxidanten.
Om voedsel te maken dat op vlees lijkt, moeten we aan een aantal voorwaarden voldoen. Het product moet de juiste structuur hebben, vooral lange strengen van hyfen gemengd met gel. Het product moet de juiste geur hebben. Bij de Impossible burger bijvoorbeeld komt een deel van de vleessmaak uit een bewerkte variëteit van de gist Pichia pastoris. Daar moeten we hemoglobine of een verwante stof aan toevoegen; er wordt veel onderzoek gedaan naar stoffen die de juiste smaak geven. Tenslotte moeten we stoffen toevoegen als gelatine en collageen, en vet. Aan die laatste stof wordt nog veel onderzoek gewijd.
Melkproducten en eieren
Met precisiefermentatie kunnen we stoffen maken die lijken op melk en eieren; door genetisch bewerkte micro-organismen. Melk bestaat uit oligosachariden, vetten, suikers en eiwitten. Allemaal stoffen die we met ‘precisiefermentatie’ kunnen maken. Hierbij ontstaat diervrije melk. Met zulke technieken kunnen we zelfs een product maken dat veel lijkt op borstmelk van de mens – hoewel dit nog verder moet worden onderzocht.
Het is moeilijker om eieren na te maken. Deze bestaan uit een grotere, meer complexe groep eiwitten, verantwoordelijk voor hun unieke structuur en smaak. Maar ook hier boekt de wetenschap vooruitgang. En ook hebben we al kunstmatig stremsel gemaakt, dat nu veel wordt gebruikt bij het maken van kaas.
Veevoer
Ook bij veevoer kan de microbiële voedselrevolutie werken. Zowel bij het houden van landbouwhuisdieren als in de aquacultuur. Vaak valt dit zelfs goedkoper uit dan werken volgens klassieke methoden. Het is daar nu gebruikelijk om te werken met probiotica in veevoer, gemaakt met synthetische biologie. Dit heeft veel therapeutische voordelen en scheelt in het gebruik van medicijnen en antibiotica.
Er is een nieuw soort veevoer gekomen, toegespitst op het dier in kwestie. We kunnen nu vitaminen, vetzuren en fytonutriënten maken en aan het veevoer toevoegen. We kunnen bewerkte organismen nu ook gebruiken om afval te benutten als bron van koolstof; hiermee kunnen we de voetafdruk van de sterk vervuilende dierensector sterk naar beneden brengen.
Voedselbestanddelen en additieven
Maar misschien is de belangrijkste stap in de microbiële voedselrevolutie wel dat we bestanddelen en toeslagstoffen kunnen maken. Vroeger moesten deze worden gemaakt via klassieke chemische synthese, of door extractie uit planten. Dit doen we nu meer en meer door fermentatie. Dit levert zuiverder en goedkopere producten. Interessant genoeg, zo schrijven de auteurs, aanvaarden consumenten in het algemeen het gebruik van genetisch bewerkte organismen voor dit doel – al is dat misschien uit onbekendheid. Doordat de producten meestal vrij zijn van bewerkte cellen of DNA, kunnen zij als natuurlijke producten worden verkocht. Veel voedingsstoffen worden op deze manier gemaakt, zoals vitaminen en omega-3 vetzuren.
En ook kleurstoffen gebruikt in voedsel en dranken worden nu gemaakt door micro-organismen. Al deze stoffen moeten wel worden goedgekeurd voor gebruik; omdat giftige stoffen kunnen meekomen als nevenproduct. We moeten dit voorkómen; of de giftige stoffen moeten worden verwijderd.
Het oordeel van consumenten, en economische problemen
Veel consumenten staan sceptisch tegenover genetische manipulatie. Zullen ze niet óók sceptisch worden over de microbiële voedselrevolutie? Tot nu toe is genetisch bewerkt voedsel (zoals vlees uit het lab en alternatieven voor melk) niet echt op de markt gekomen. Om de barrière van publieke scepsis te overwinnen zijn educatie en marketing nodig.
Microbieel voedsel is niet altijd goedkoop. Maar we kunnen nu groeiomstandigheden optimaliseren, betere fermentatiemethoden gebruiken en hogere opbrengsten behalen. Maar het goedkeuringsproces (vaak langdurig en kostbaar) kan nog altijd voor problemen zorgen. In een volgende fase kunnen we afvalstromen gaan bewerken en gebruiken, met lagere kosten en betere duurzaamheid. Maar hoe gaat het publiek daar dan op reageren?
Conclusie
Voedsel gemaakt door micro-organismen kan goedkoper, gezonder en duurzamer zijn dan traditioneel gemaakt voedsel. De microbiële voedselrevolutie kan nieuwe smaken, geuren en structuren geven aan ons voedsel. Maar, zo schrijven de auteurs, ‘om deze technologische vaardigheden te vertalen in duurzame commerciële producten moet het publiek anders gaan aankijken tegen microbieel gemaakt eten.’
Als we méér microbiële processen gaan gebruiken, zullen de producten daarvan goedkoper worden, en dat zal helpen bij aanvaarding door het publiek. Dat is vooral belangrijk waar mensen nu geen toegang hebben tot goed voedsel. Kortom, microbiële voedingsmiddelen zouden kunnen zorgen voor een revolutie in het maken van eten. Een ‘sleutel bij het ontwikkelen van toekomstbestendige strategieën’ om de toekomstige uitdagingen het hoofd te bieden – qua gezondheid en milieu.
Interessant? Lees dan ook:
Een plantaardig dieet zou een groot klimaateffect hebben
De ontmanteling van de koe
Hoe dekken wij de toekomstige eiwitbehoefte?