Забравете кравите, ще пием мляко от бактерии

Европейски проекти "рециклират" въглеродния двуокис и го превръщат в протеини

Може ли въглеродният двуокис, с който коли и индустрия замърсяват, да се превърне във висококачествен хранителeн протеин? Или да пием мляко, без да гледаме крави? Изглежда, скоро ще може. Такава е поне амбицията на две групи европейски иноватори, които разработват технологии за превръщането на въглеродния двуокис в храна.

Макар да звучи като научна фантастика, логиката на иноваторите от HYDROCOW и REACT-FIRST е, че ако успеят да имитират природния процес на хранене на растенията, могат да извлекат същите хранителни ползи и за хората. Крайната цел е да се произвеждат висококачествени протеинови продукти, за да се сведе до минимум зависимостта от селското стопанство, в частност - отглеждането на крави.

“Нашата цел е да създадем микроб, който превръща въглеродния двуокис (CO2) и водорода, произведени от вода с помощта на електричество, в бета-лактоглобулин - основна съставка на млякото. С други думи, HYDROCOW има за цел да произвежда мляко с CO2 и електричество, премахвайки кравата от процеса”, казват от консорциума HYDROCOW, в който влизат институции от Финландия, Германия, Нидерландия и Швейцария.

“Повечето растения са много ефективни при натрупването на въглехидрати, но не и на протеини (с изключение на култури като грах или соя), а техният аминокиселинен профил не е толкова близък до този на животинските протеини, като тези в млякото”, казва в платформата European Science Media Hub (ESMH) Арту Луканен, старши вицепрезидент във финландската компания Solar Foods - един от основните партньори в HYDROCOW. Финландската биотехнологична компания вече представи първия хранителен продукт с новата съставка през 2023 г. в Сингапур - сладолед.

Колегите им от Великобритания също са имбицирани. “Идеята за използване на въглероден двуокис за производство на храна не е нещо ново. Растенията го правят. По-интересното е, че те еволюират от същия вид микроби, които ползваме в нашия процес”, казва пред ESMH Питър Роу, главен изпълнителен директор на британската биотехнологична компания Deep Branch – ключов партньор в консорциума REACT-FIRST.

Методите и на двете групи са сравнително близки, но се различават по вида на микроорганизмите, които ползват. В REACT-FIRST залагат на негенномодифицирани микроби. В HYDROCOW искат да модифицират естествено съществуващите бактерии, които “ядат” въглероден двуокис и водород, за да произведат най-разпространения протеин в кравето мляко. Според тях модификацията е необходима, за да повиши ефективността на трансформацията и качеството на получения продукт.

Заради ферментацията, която съпровожда процеса, Питър Роу

оприличава новия метод на производство на вино,

където захарта захранва ферментиращите микроорганизми. “Но вместо вино нашите микроорганизми произвеждат протеин. Колкото повече растат, толкова повече протеин се натрупва. Когато скоростта, с която наддават микробите, е същата като скоростта, с която захранваме процеса, производството може да бъде непрекъснато”, обяснява иноваторът.

Полученият продукт се трансформира в прах, който е 100 процента микробна биомаса. А от нея 70% е протеин, който може да се ползва за храна на животни.

Производство на протеин не единственото, към което се стремят иноваторите. Те искат производството да е зелено и етично, а емисиите от него да са поне 70% по-ниски от тези за производството на соев протеин.

Друго предимство според Роу е, че за разлика от земеделието, това иновативно производство няма да зависи от капризите на природата и може да се приложи навсякъде, където има източници на вълглероден двуокис.

И в Solar Foods вече са създали процес, чрез който произвеждат протеини от въздуха. Използват естествено срещащи се бактерии, изолирани от финландската провинция, но ги модифицират, за да могат да произведат протеина, който се среща в млякото - бета-лактоглобулин. Решили да започнат с подходящ за човека протеин заради това, че е най-разпознаваем и заради свойствата му, които могат да направят процеса по-прост.

Друга причина за избора им е, че тъкмо кравите са един от най-големите двигатели на глобалното затопляне.

Следваща крачка е създаването на бактерии, които произвеждат протеини с определен аминокиселинен профил или други микроелементи, като желязо или бета-каротин, казва Луканен. А това може да превърне микробите във фабрики за коприна или лекарства.

Тъй като освен въглероден двуокис процесът изисква водород, иноваторите използват зелен ток, за да разделят водата във въздуха на водород и кислород. За да гарантират, че въглеродният двуокис е достатъчно чист, което осигурява високото качество на продукта, използват филтриращи устройства.

Според Луканен хората ще спрат да ядат напълно храни с животински произход. Но методът им би бил особено полезен за най-бедните части на света, където децата не получават достатъчно протеини. “Нашето намерение е да увеличим производството до точка, в която цената на крайния продукт е подобна на тази на суроватъчния, граховия или бобовия протеин”, казва Луканен.

По всичко личи, че ако и двете групи успеят да осъществят плановете си докрай, иновациите им ще бъдат удар право в десятката. От една страна, въглеродният двуокис е сред основните виновници за глобалното затопляне, от друга – продоволствена криза и недостиг на храна заплашват човечеството.

Възвиква обаче въпросът

дали хората са готови да сложат “протеин от епруветка” в чинията си

Въпреки че, както успокоява Луканен, виното, сиренето и бирата всъщност се получават по същия начин. Според него техният млечен протеин не само е безопасен, но има и допълнителен бонус, че е добър за нашата планета.

В Сингапур вече ядоха сладолед от CO2

За да оцени интереса на потребителите към храната, базирана на въглероден двуокис и микроби, финландската компания Solar Foods представи през май 2023 г. в Сингапур веганска закуска, която съдържа 2 % от техния иновативен продукт Solein. Така Сингапур стана първата страна в света, която одобри храната, отгледана от въглероден двуокис и електричество. Събитието в изискан сингапурски ресторант мина под мотото „Taste the Future" – Опитай бъдещето. Според създателите това е първата храна в света, която е изцяло независима от селското стопанство.

Създателите описват Solein като богат на микробни протеини прах, който съдържа всички основни аминокиселини. Според описанието съставът е 65-70% протеин, 5-8% мазнини, 10-15% диетични фибри и 3-5% минерални хранителни вещества. Инаваторите казват, че качествата му го доближавали до изсушената соя или водорасли, а като допълнение продуктът осигурява желязо и витамини от група B.

Solein се произвежда чрез биопроцес, при който микробите се захранват с газове като въглероден двуокис, водород и кислород и малки количества хранителни вещества. Биопроцесът не зависи от селското стопанство, времето или климата. „Може да се произвежда в сурови условия като пустини, арктически райони, дори космос. Процесът не изисква животни или фотосинтезиращи растения, което го прави най-устойчивият протеин в света", казват създателите.

От Solar Foods смятат, че революционния метод може да се сравни с откриването на картофа. „Въвеждаме изцяло нова съставка в света на храната. Това е преломен момент за начина, по който мислим за това, което ядем", казва директорът на Solar Foods д-р Паси Вайника. Според него заради урбанизацията, която е в ход по цял свят, мегаполисите и райони като Сингапур ще се нуждаят от по-устойчиви решения, за да изхранват своите граждани. „Solein е отговор на това предизвикателство, визия, при която храната се отглежда с минимални ресурси и без обработваема земя в пустини, арктически региони, градове или дори открития космос. Нашият пионерски биопроцес цели да направи нещо, което преди не е било невъзможно", казва Вайника.

Иноваторите смятат, че продуктът може да се използва за заместване на съществуващите протеини в различни храни - например в алтернативни млечни продукти и месо, закуски , напитки и тестени изделия, защото не променя вкуса на познатите храни.

Ако все още си мислите, че всичко разказано дотук, е далечно бъдеще, не сте прави. През 2021 г. във Вантаа, Финландия, започна строителството на Factory 01, който да стартира производство на Solein през 2024 г. и да го увеличи до ниво, при което продуктът може да бъде пуснат на пазара. Solar Foods дори планира да разшири мрежата си от производствени съоръжения.

Цианобактерия създава месо

Цианобактериите, които някои наричат „синьо-зелени" водорасли, имат способността да фотосинтезират и могат да бъдат накарани да произвеждат протеин, подобен на месо. Това твърди проучване, публикувано в ACS Nano - журнала на American Chemical Society (Американското химично общество – бел. aвт.).

„Успяхме да накараме тези живи организми да произвеждат протеин, което те не правят естествено. Особено вълнуващо е, че протеинът се образува във влакнести нишки, които донякъде наподобяват месни влакна. Може да е възможно да използваме тези влакна в месо на растителна основа, сирене или друг нов вид храна, за която търсим определена текстура", казва професор Пол Ерик Йенсен от Департамента по хранителни науки в университета в Копенхаген, цитиран от платформата ZME Science.

Всъщност текстурата и вкуса на месото се крие в протеина. Изследователите установили, че обичайно цианобактериите не произвеждат този вид протеин, затова насочили усилията си към създаването на такава разновидност, която може да бъде принудена да го прави.

„Процесът е поразително футуристичен. Изследователите отвличат цианобактериите и вмъкват чужди гени в тях, като основно ги използват като организъм гостоприемник. След това, вътре в клетката, протеинът започва да се пренарежда в малки нишки (нановлакна). Процесът изисква минимална обработка - цианобактериите основно вършат цялата работа", описва как се случват нещата Андрей Михай в ZME Science.

Учените са повече от въодушевени. „Аз съм скромен човек от провинцията, който рядко хвърля шапка във въздуха, но възможността да манипулираш жив организъм, за да произведеш нов вид протеин, който се организира в нишки, рядко се вижда до такава степен и е много обещаващ. Като плюс, това е организъм, който лесно може да се отглежда устойчиво, тъй като оцелява във вода, атмосферен въглероден двуокис и на слънчеви лъчи. Това дава на цианобактериите още по-голям потенциал като устойчива съставка", казва ентусиазираният Йенсен, който ръководи изследователска група, специализирана в храните на растителна основа и биохимията на растенията.

Той смята, че ако можем да използваме цялата цианобактерия в хранителните продукти, а не само протеиновите влакна, това ще сведе до минимум необходимото количество обработка. „В изследванията на храните се стремим да избягваме твърде много обработка, тъй като тя компрометира хранителната стойност на съставките и използва ужасно много енергия", казва Йенсен.

Учените сравняват моделирането на цианобактериите със селектираното развъждане на крави – целенасочен процес, който цели производството на повече месо и мляко. „Трябва да усъвършенстваме тези организми, за да създават повече протеинови влакна и по този начин да ги накараме да работят за нас", казва Йенсен. В този случай според учения дори има известно предимство, защото няма да им се налага да се справят с метаболитни предизвикателства в организма на животните и да се изправят пред етични дилеми за (не)хуманното отношение към тях.

По сполучливото и живописно определение на Михай,

цианобактериите са „кравите на бъдещето"

От еволюционна гледна точка пробивът може и да не е съвсем случаен. Цианобактериите са едни от първите, развили фотосинтеза на Земята, преди около 3,8 млрд. години. През последните години учените все повече започнаха да се вглеждат в тях. Проучванията варираха от използването им като биоматериал или компонент в иновационни възобновяеми технологии до алтернатива на дървото, цимента, или пластмасите. „Суперхраната" спирулина не е нищо друго освен цианобактерия, подложена на известна индустриална обработка, казва Михай.

Изглежда само потенциалът като бактерията като източник на протеин не бе достатъчно проучен. Новото изследване дава надежда, че супербактерията може да играе и друга главна роля – също като растителните протеини и лабораторно отгледаното месо.