“Met het programma ‘Animal-free milk proteins’ willen we binnen een consortium niet alleen een doorbraak bereiken in de wetenschap, maar ook bijdragen aan de maatschappij door een duurzaam alternatief voor melkeiwitten te ontwikkelen”, stelt professor Kasper Hettinga van Wageningen Universiteit en Research (WUR).

“De gistcel maakt de caseïne zonder dierlijke ingrediënten te gebruiken. Deze caseïne combineren wij tot caseïnemicellen, waardoor het mogelijk is zuivelproducten te produceren die qua voedingswaarde en structuur vergelijkbaar zijn met producten op basis van koemelk”, legt Kasper Hettinga, hoogleraar Dairy Processing & Functionality (binnen de groep Food Quality & Design), uit. “Het ingrediënt wordt bereikt via een innovatieve, diervrije bron op gistbasis, waarbij individuele caseïne-eiwitten worden geproduceerd en samengevoegd tot caseïnemicellen. Laatstgenoemde zijn microscopische deeltjes, die bestaan uit duizenden eiwitmoleculen die bijvoorbeeld bij het samenklonteren kaas vormen.”

Drie doelstellingen

Om vooruitgang te boeken, worden drie stappen ondernomen: ten eerste wordt er een caseïneproductiesysteem op basis van gist ontwikkeld. Daarnaast wordt er gewerkt aan een gecontroleerde strategie voor co-assemblage van caseïnemicellen en tot slot worden maatschappelijke, voedings- en milieuaspecten van dierlijke en diervrije melkeiwitten vergeleken om de overgang naar alternatieve eiwitten mogelijk te maken.

Het internationaal consortium omvat een breed team van academische specialisten uit de moleculaire biologie, scheikunde, natuurkunde, sociale wetenschappen en duurzaamheid. Daarnaast werken maatschappelijke partners – van startup tot multinational – maar ook niet-commerciële partijen met expertise op het gebied van biotechnologie en voeding mee.

Caseïneproductiesysteem gist

Hettinga vertelt dat er wereldwijd onderzoek plaatsvindt naar het maken van caseïne met bacteriën en verschillende soorten gist. Wetenschappers onderzoeken ook of schimmels geschikt zijn voor de productie van caseïne. De grootste uitdaging lijkt uiteindelijk vooral de financiële haalbaarheid te zijn bij toepassing van deze technologie op grote schaal.

Op dit moment zijn volgens de professor micro-organismen nog niet in staat om voldoende caseïne te produceren, waardoor grootschalige toepassing niet haalbaar is, zowel op financieel als op duurzaamheid-technisch vlak. “Dit vormt een van de belangrijkste obstakels voor het toekomstig opschalen van deze technologie. De technologische haalbaarheid wordt in belangrijke mate bepaald door de opbrengst van recombinante eiwitten, waarbij deze opbrengst sterk varieert afhankelijk van het type eiwit en het gebruikte micro-organisme.”

Co-assemblagestrategie caseïnemicellen

“Wij richten ons op het proces waarbij micro-organismen losse caseïne produceren, met als doel dat deze uiteindelijk ook opnieuw caseïnemicellen vormen. Zonder caseïne is het onmogelijk om kaas of yoghurt te produceren. Ook zonder caseïnemicellen kunnen deze zuivelproducten niet worden gemaakt. We hebben de micellen in koemelk uit elkaar gehaald en opnieuw opgebouwd en dat blijkt te werken. Nu onderzoeken we hoe de recombinante caseïne chemisch gezien net iets verschilt: bijvoorbeeld doordat er minder of geen fosforylering op een andere plek plaatsvindt.”

Maatschappelijk voeding en milieu

Voor sommige groepen is diervrije technologie essentieel bij hun voedingskeuze. Tegelijk is het wel GMO, omdat de eiwitten worden geproduceerd met genetisch gemodificeerde micro-organismen. “Daar zal ook de Europese Unie uiteindelijk iets van moeten vinden. Want ook al zouden we het nu kunnen maken, dan is het nog niet toegestaan om het in Europa op de markt te brengen. En daarnaast zal de maatschappelijke acceptatie een rol in spelen”, benadrukt Hettinga. “Vanuit een voedingskundig perspectief is het mogelijk om het eiwitprofiel van melk na te bootsen. Je kan ook die micellen bouwen waarbij je ook weer calciumfosfaat in de micel krijgt. Uiteindelijk is melk natuurlijk veel meer dan alleen maar calcium en eiwit. Ik verwacht geen voedingsverschil qua eiwitten.”

Ecologie en economie

Efficiëntie is essentieel: niet alleen met het oog op milieubescherming, maar ook vanuit economisch perspectief. Wanneer recombinante productie onvoldoende efficiënt wordt uitgevoerd, komt de financiële haalbaarheid in het geding. ”Ook op het gebied van duurzaamheid is deze methode dan niet efficiënt. Micro-organismen vereisen voeding en constante verwarming, wat aanzienlijk veel input vergt, zowel qua energie als qua grondstoffen, zoals suikerbieten of andere uitgangsmaterialen”, weet Hettinga. “Wanneer de omzetting niet efficiënt plaatsvindt, is het proces minder duurzaam dan dat van een koe. Hoewel een koe vanuit milieuoogpunt niet ideaal is, omdat zij methaan en stikstofuitstoot produceert, dienen deze factoren meegewogen te worden in de duurzaamheidsbeoordeling.”

Koe

Uiteindelijk is volgens Hettinga een koe een efficiënt dier dat in staat is grote hoeveelheden niet voor menselijke consumptie geschikt voedsel om te zetten in producten, die wel geschikt zijn voor menselijke consumptie. “Daarom rijst de essentiële vraag in de toekomst of er nood is aan een efficiënt systeem om de prestaties van eiwitproductie verder te optimaliseren. Wanneer je productie niet volledig efficiënt verloopt, kun je jezelf afvragen of je qua milieu-impact eigenlijk wel beter presteert dan een koe. Toch zullen er altijd consumenten blijven die het belangrijk vinden om producten van niet-dierlijke afkomst te gebruiken. Dat is vooral een maatschappelijke overweging.”

Eiwittransitie

Wat de eiwittransitie betreft, ziet Hettinga dat kaas maken met recombinante kaascaseïne veelbelovende kansen biedt. “Met deze methode kun je producten ontwikkelen die qua eigenschappen dichter bij dierlijke producten komen dan dat dit mogelijk is met plantaardige alternatieven. Dankzij deze recombinante eiwitten benader je het origineel veel meer. Dat kan de eiwittransitie versnellen, aangezien het voor consumenten eenvoudiger wordt om ze te gebruiken.”

https://www.wur.nl/en/show/Animal-free-milk-proteins.htm