Μπορεί να παραχθεί πρωτεΐνη χωρίς χωράφι και χωρίς ζώο; Η «πρωτεΐνη από τον αέρα» ξεκίνησε ως ιδέα για τα διαστημικά ταξίδια και σήμερα γίνεται pasta και gelato.
Υπάρχει σήμερα μια κιτρινωπή σκόνη, πλούσια σε πρωτεΐνη, που δεν προέρχεται από γάλα, αυγά, κρέας, σόγια ή κάποιο άλλο φυτό. Για να παραχθεί δεν χρειάζεται χωράφι και η πρώτη ύλη της δημιουργείται μέσα σε βιοαντιδραστήρες, όπου μικροοργανισμοί αναπτύσσονται με τη βοήθεια διοξειδίου του άνθρακα, υδρογόνου και άλλων θρεπτικών στοιχείων. Έχει ήδη χρησιμοποιηθεί σε ραβιόλια, gelato, κέικ, μπάρες ενέργειας, σάλτσες και κρέμες, ενώ μια διαφορετική εκδοχή της ίδιας τεχνολογικής ιδέας χρησιμοποιείται για τη δημιουργία πειραματικών εναλλακτικών κρέατος.
Είναι αυτό που περιγράφεται ως «πρωτεΐνη από τον αέρα» ή air protein.
Η ιστορία της, όμως, δεν ξεκίνησε σε κάποια startup της Silicon Valley. Για να βρούμε την αρχή της πρέπει να γυρίσουμε περίπου 60 χρόνια πίσω, όταν η NASA προσπαθούσε να λύσει ένα από τα δυσκολότερα προβλήματα των μακρινών διαστημικών ταξιδιών: τι θα τρώνε οι άνθρωποι όταν βρίσκονται για μήνες ή χρόνια μακριά από τη Γη;
Τι είναι η πρωτεΐνη από τον αέρα
Ο όρος «πρωτεΐνη από τον αέρα» είναι εύκολος για να τον θυμάται κανείς, αλλά δεν είναι απολύτως ακριβής γιατί δεν υπάρχει κάποια μηχανή που απορροφά απλώς αέρα και παράγει πρωτεΐνη. Η τεχνολογία βασίζεται σε μικροοργανισμούς που μπορούν να χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα ως πηγή άνθρακα και υδρογόνο ως πηγή ενέργειας. Καλλιεργούνται μέσα σε ελεγχόμενους βιοαντιδραστήρες και τροφοδοτούνται επίσης με οξυγόνο και απαραίτητα ανόργανα θρεπτικά στοιχεία. Καθώς οι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται και πολλαπλασιάζονται, δημιουργούν βιομάζα πλούσια σε πρωτεΐνη. Αυτή συλλέγεται και επεξεργάζεται ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συστατικό τροφίμων. Επιστημονικά μιλάμε για μικροβιακή ή μονοκυτταρική πρωτεΐνη (single-cell protein), ενώ η διαδικασία ανήκει στις τεχνολογίες ζύμωσης αερίου (gas fermentation).
Δείτε επίσης
Τι έτρωγαν τόσους μήνες οι εγκλωβισμένοι αστροναύτες στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό
Η NASA και το πρόβλημα της τροφής στο Διάστημα
Στη δεκαετία του 1960 η NASA προετοιμαζόταν για μια εποχή κατά την οποία τα επανδρωμένα διαστημικά ταξίδια θα μπορούσαν να διαρκούν όχι ημέρες αλλά μήνες. Η μεταφορά όλης της τροφής, του νερού και του οξυγόνου που θα χρειαζόταν ένα πλήρωμα για μια πολύμηνη αποστολή σήμαινε τεράστιο επιπλέον βάρος. Έτσι, οι επιστήμονες άρχισαν να εξετάζουν κλειστά συστήματα στα οποία όσο το δυνατόν περισσότερα υλικά θα ανακυκλώνονταν. Μέσα σε αυτή την έρευνα εμφανίστηκαν τα υδρογονοοξειδωτικά βακτήρια.
Ήδη από το 1964 υπάρχουν έρευνες χρηματοδοτούμενες από τη NASA πάνω στον Hydrogenomonas eutropha, έναν μικροοργανισμό που σήμερα ταξινομείται ως Cupriavidus necator, ένα βακτήριο που μπορούσε να χρησιμοποιήσει υδρογόνο για ενέργεια και CO₂ ως πηγή άνθρακα και να δημιουργήσει βιομάζα με υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη.
Το σύστημα που φαντάζονταν οι επιστήμονες ήταν σχεδόν ένας κλειστός κύκλος. Με ηλεκτρόλυση, το νερό μπορούσε να δώσει οξυγόνο για τους αστροναύτες και υδρογόνο για τους μικροοργανισμούς. Το CO₂ που εξέπνεαν οι άνθρωποι μπορούσε να τροφοδοτήσει τα βακτήρια με άνθρακα. Εξετάστηκε ακόμη και η ουρία από τα ανθρώπινα απόβλητα ως πιθανή πηγή αζώτου. Στο τέλος του κύκλου, οι μικροοργανισμοί θα είχαν δημιουργήσει νέα βιομάζα, η οποία θα μπορούσε να επιστρέψει στον άνθρωπο ως τροφή. Πιο απλά, οι ερευνητές προσπαθούσαν να ανακαλύψουν εάν μέρος από την ανάσα και τα απόβλητα των αστροναυτών θα μπορούσε, μέσω ενός βιολογικού συστήματος, να μετατραπεί ξανά σε θρεπτική ύλη.
Όταν η βακτηριακή πρωτεΐνη δοκιμάστηκε σε ανθρώπους
Το γεγονός ότι μπορούσαν να παράγουν πρωτεϊνούχα βιομάζα δεν σήμαινε ότι μπορούσαν και να τη χρησιμοποιήσουν ως ανθρώπινη τροφή. Από το 1964 έως το 1968 η Αμερικανίδα διατροφολόγος Doris Howes Calloway στο University of California, Berkeley, μελέτησε για λογαριασμό της NASA τη διατροφική αξία του Hydrogenomonas eutropha. Οι πρώτες δοκιμές σε ζώα έδωσαν ενθαρρυντικά αποτελέσματα και η πρωτεΐνη είχε καλή διατροφική αξία. Όμως, όταν η έρευνα πέρασε στους ανθρώπους, εμφανίστηκαν προβλήματα. Το 1969 η Calloway και οι συνεργάτες της δημοσίευσαν στο επιστημονικό περιοδικό Nature εργασία με έναν χαρακτηριστικό τίτλο «Ανθρώπινη δυσανεξία στα βακτήρια ως τροφή» (Human Intolerance to Bacteria as Food). Σε εθελοντές είχαν παρουσιαστεί γαστρεντερικές αντιδράσεις μετά την κατανάλωση της βακτηριακής βιομάζας.
Υπήρχε όμως και ένα δεύτερο πρόβλημα. Η μεγάλη ποσότητα μικροβιακής βιομάζας που θα απαιτούνταν για να καλύψει σημαντικό μέρος της ανθρώπινης διατροφής συνεπαγόταν υψηλή πρόσληψη νουκλεϊκών οξέων. Ο μεταβολισμός των πουρινών που περιέχουν οδηγεί στην παραγωγή ουρικού οξέος, επομένως η μεγάλη κατανάλωσή τους δημιουργούσε πρόσθετα διατροφικά ζητήματα. Και, φυσικά, μια πρώτη ύλη πολύ πλούσια σε πρωτεΐνη δεν μπορεί από μόνη της να αποτελέσει πλήρες και ισορροπημένο διαιτολόγιο.
Η έρευνα πάνω στις μονοκυτταρικές πρωτεΐνες συνεχίστηκε και τα επόμενα χρόνια, όπως και οι προσπάθειες της NASA να δημιουργήσει κλειστά συστήματα υποστήριξης ζωής. Η συγκεκριμένη βακτηριακή πρωτεΐνη, όμως, δεν έγινε το φαγητό των αστροναυτών. Μάλιστα, υπήρχε και ένας πολύ πιο απλός λόγος για τον οποίο η τεχνολογία έχασε μέρος της δυναμικής της: η φυτική πρωτεΐνη και ιδιαίτερα η σόγια ήταν πολύ φθηνότερες.
Δείτε επίσης
Πώς θα τρώμε στο μέλλον: 7 τάσεις αλλάζουν το φαγητό
Air Protein: Η παλιά ιδέα επιστρέφει στην Καλιφόρνια
Πολλές δεκαετίες αργότερα, η φυσικός Lisa Dyson με την επιστημονική της ομάδα και επικεφαλής τον ο Δρ.John Reed αναζητούσαν τεχνολογίες που θα μπορούσαν να αξιοποιήσουν το διοξείδιο του άνθρακα. Η Dyson, η οποία έχει διδακτορικό στη θεωρητική φυσική από το MIT επικεντρώθηκε στην κλιματική τεχνολογία και στο ερώτημα τι χρήσιμο θα μπορούσε να παραχθεί χρησιμοποιώντας άνθρακα.
Όταν οι δύο επιστήμονες ανακάλυψαν την παλιά έρευνα γύρω από τη NASA και τους συγκεκριμένους μικροοργανισμούς, είδαν μια διαφορετική εφαρμογή πέρα από την τροφή των ανθρώπων στο Διάστημα. Αποφάσισαν, λοιπόν, να επικεντρωθούν στην παραγωγή πρωτεΐνης για τους ανθρώπους στη Γη που όμως θα εξαρτώνται λιγότερο από τη συμβατική γεωργία. Έτσι, δημιούργησαν την εταιρεία Kiverdi και το 2019 προέκυψε η Air Protein, με επίκεντρο πλέον την παραγωγή τροφίμων.
Η Air Protein ακολούθησε κυρίως τον δρόμο των εναλλακτικών προϊόντων κρέατος, συνεπώς η μικροβιακή πρωτεϊνούχα βιομάζα μετατρέπεται σε πρώτη ύλη και στη συνέχεια χρησιμοποιούνται τεχνικές επεξεργασίας τροφίμων για να δημιουργηθούν διαφορετικές δομές και υφές. Η εταιρεία έχει παρουσιάσει πρωτότυπα (prototypes) που παραπέμπουν σε κοτόπουλο, βοδινό κρέας και θαλασσινά. Ωστόσο, αρκετές από αυτές τις εφαρμογές παραμένουν σε στάδιο ανάπτυξης και δεν υπάρχουν ακόμη αρκετές ανεξάρτητες γευστικές δοκιμές ώστε να γνωρίζουμε πόσο κοντά βρίσκονται στα τρόφιμα που επιχειρούν να μιμηθούν.
View this post on Instagram
Solein: Η φινλανδική εκδοχή της πρωτεΐνης από τον αέρα
Παράλληλα, στη Φινλανδία εξελισσόταν μια άλλη ιστορία. Ερευνητές του VTT Technical Research Centre of Finland και του LUT University μελετούσαν πώς η ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή διαφορετικών προϊόντων. Μέσα από αυτή την ερευνητική κατεύθυνση αναπτύχθηκε η ιδέα του Power-to-Food και το 2017 ιδρύθηκε η Solar Foods. Το προϊόν της ονομάστηκε Solein.
Για την παραγωγή του καλλιεργείται ένας φυσικός μικροοργανισμός σε βιοαντιδραστήρες. Το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί από νερό μέσω ηλεκτρόλυσης και στη συνέχεια ο μικροοργανισμός τροφοδοτείται με τα αέρια και τα θρεπτικά στοιχεία που χρειάζεται για να αναπτυχθεί. Η βιομάζα συλλέγεται και ξηραίνεται και το αποτέλεσμα είναι μια κιτρινωπή σκόνη με πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη. Το ενδιαφέρον είναι ότι το Solein δεν χωρά εύκολα στις κατηγορίες με τις οποίες έχουμε μάθει να περιγράφουμε το φαγητό. Δεν είναι ζωικό προϊόν, αλλά ούτε φυτική πρωτεΐνη όπως η σόγια ή το μπιζέλι. Είναι μικροβιακή πρωτεΐνη.
Τι γεύση έχει η πρωτεΐνη από τον αέρα;
Εδώ, το θέμα γίνεται πολύ πιο ενδιαφέρον γαστρονομικά. Το Solein περιγράφεται ως σχετικά ήπιο, με umami, γήινες και ελαφρώς ξηροκαρπάτες νότες. Το βασικό του πλεονέκτημα, όμως, δεν φαίνεται να βρίσκεται σε κάποια εντυπωσιακή καινούργια γεύση αλλά στις λειτουργικές ιδιότητές του. Μπορεί να συμμετέχει στη δημιουργία γαλακτωμάτων, να επηρεάζει την υφή και την αίσθηση στο στόμα καθώς και να χρησιμοποιηθεί σε ορισμένες εφαρμογές αναλαμβάνοντας λειτουργίες που διαφορετικά θα είχαν το αυγό ή συστατικά γάλακτος.
Το 2023, μετά την έγκρισή του ως νέο τρόφιμο στη Σιγκαπούρη, παρουσιάστηκε ένα από τα πρώτα tasting menus με Solein. Οι chefs το χρησιμοποίησαν σε ζυμαρικά, σάλτσες, αλείμματα καρπών και παγωτό. Ακολούθησαν σοκολατένιο gelato, μπάρες ενέργειας, mooncakes και παγωτό σάντουιτς.
Και έχουμε πλέον και ανεξάρτητες δοκιμές. Δημοσιογράφος της εφημερίδας Guardian δοκίμασε στη Φινλανδία ραβιόλια στα οποία το Solein αντικαθιστούσε το αυγό και τα περιέγραψε ως ζυμαρικά που έμοιαζαν και είχαν γεύση σαν τα συμβατικά. Σε ανεξάρτητη δοκιμή του πρώτου tasting menu στη Σιγκαπούρη σχολιάστηκε θετικά και η ελαστικότητα των ζυμαρικών που είχε παρασκευαστεί με Solein.
Παράλληλα, η επιστημονική έρευνα εξετάζει πλέον τις λειτουργικές ιδιότητες του συστατικού, όπως τη διαλυτότητα, τη γαλακτωματοποίηση, τη συγκράτηση νερού και τη δυνατότητα δημιουργίας διαφορετικών υφών. Αυτό σημαίνει ότι δεν έχουμε απλώς άλλη μία σκόνη πρωτεΐνης. Έχουμε μια πρώτη ύλη με την οποία οι μάγειρες και η βιομηχανία τροφίμων αρχίζουν τώρα να μαθαίνουν τι μπορούν να κάνουν.
Από το «κρέας χωρίς κρέας» σε μια εντελώς νέα πρώτη ύλη
Οι περισσότερες εναλλακτικές πρωτεΐνες των τελευταίων ετών προσπάθησαν να αντιγράψουν το κρέας ή γενικότερα, κάτι που ήδη υπάρχει. Φυτικά burgers που θυμίζουν μοσχαρίσιο μπιφτέκι, vegan τυριά που επιχειρούν να συμπεριφερθούν σαν τυρί, φυτικά ροφήματα που χρησιμοποιούνται στη θέση του γάλακτος. Η μικροβιακή πρωτεΐνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως νέα πρώτη ύλη με δικές της λειτουργικές και γευστικές ιδιότητες σε ζύμες, κρέμες, σάλτσες, παγωτά, γεμίσεις, ροφήματα ή σε τρόφιμα που σήμερα ακόμη δεν υπάρχουν. Από αυτή την άποψη, τα ραβιόλια και το gelato με Solein ίσως έχουν περισσότερο γαστρονομικό ενδιαφέρον από ένα ακόμη εναλλακτικό burger.
Γιατί μια τεχνολογία 60 ετών επιστρέφει σήμερα
Η βασική επιστήμη πίσω από τη μικροβιακή πρωτεΐνη δεν είναι καινούργια. Αυτό που άλλαξε είναι ο κόσμος γύρω της. Οι σύγχρονοι βιοαντιδραστήρες επιτρέπουν πολύ ακριβέστερο έλεγχο της παραγωγής. Η ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή υδρογόνου μέσω ηλεκτρόλυσης. Οι τεχνολογίες επεξεργασίας τροφίμων έχουν εξελιχθεί και, ταυτόχρονα, αναζητούνται τρόποι παραγωγής πρωτεΐνης που απαιτούν λιγότερη γεωργική γη και νερό.
Βέβαια, αυτό δεν σημαίνει ότι η «πρωτεΐνη από τον αέρα» έχει μηδενικό περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Η διαδικασία χρειάζεται ενέργεια και το συνολικό περιβαλλοντικό της όφελος εξαρτάται σε σημαντικό βαθμό από τον τρόπο με τον οποίο παράγεται αυτή η ενέργεια. Επίσης, υπάρχουν τεχνικές δυσκολίες, κόστος παραγωγής, ζητήματα κλιμάκωσης και, φυσικά, η ανάγκη έγκρισης κάθε νέου τροφίμου από τις αρμόδιες αρχές.
Πάντως, δεν γνωρίζουμε ακόμη αν η συγκεκριμένη τεχνολογία θα γίνει κάποτε καθημερινό κομμάτι της διατροφής μας ή αν θα παραμείνει μια εξειδικευμένη πρώτη ύλη. Όμως, γνωρίζουμε όμως ότι μπορούμε να παράγουμε βρώσιμη πρωτεϊνούχα βιομάζα χωρίς να προηγηθεί ούτε ένα χωράφι, ούτε ένα ζώο. Συνεπώς, το ερώτημα δεν είναι πλέον αν μπορούμε να φτιάξουμε πρωτεΐνη με αυτόν τον τρόπο, αλλά αν θα θέλουμε να τη φάμε και, κυρίως, τι θα μάθουμε να μαγειρεύουμε με αυτήν.
Δείτε επίσης
Τι θα τρώμε τα επόμενα χρόνια; Οι τάσεις που αλλάζουν τη βιομηχανία των τροφίμων
Πώς η Τεχνητή Νοημοσύνη αλλάζει την εστίαση: Από ρομπότ σερβιτόρους μέχρι έξυπνα σχεδιασμένα μενού
