Θα τρώγατε ένα μπέργκερ εμπλουτισμένο με αλευροσκούληκα; Ένα ψευτο-μπέικον κομμένο σε φέτες φτιαγμένο από μια μάζα μυκήτων που έχουν υποστεί ζύμωση; Πρωτεΐνες γάλακτος που παράγονται από μικροοργανισμούς; Ίσως έχετε ήδη φάει. Δεκάδες εταιρείες στρέφονται τώρα σε αυτές τις εναλλακτικές λύσεις παραγωγής ζωικής πρωτεΐνης που αποτελεί απαραίτητο συστατικό της διατροφής μας.
Η διατροφή μας κατά μέσο όρο, δεν έχει έλλειψη πρωτεΐνης, σύμφωνα με τον Marco Springmann, ερευνητή συστημάτων τροφίμων στο London School of Hygiene & Tropical Medicine. Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι άνθρωποι σήμερα τρώνε περισσότερη πρωτεΐνη από τα 50 γραμμάρια που χρειάζονται καθημερινά. Μάλιστα σε πλούσιες περιοχές όπως η Βόρεια Αμερική και η Ευρώπη, οι άνθρωποι συνήθως καταναλώνουν περίπου τη διπλάσια ποσότητα αυτής. Στα πλούσια έθνη, περίπου το ήμισυ της πρωτεΐνης που καταναλώνεται προέρχεται από ζωικά προϊόντα. Για παράδειγμα, ο μέσος Αμερικανός τρώει περισσότερα από 120 κιλά κρέας ετησίως.
Γενικά, καθώς αυξάνεται ο πλούτος, αυξάνεται και η ζήτηση για κρέας — μια τάση που είναι ιδιαίτερα αισθητή στην Κίνα, όπου η ποσότητα του κρέατος που καταναλώνεται έχει εκτοξευτεί περίπου 15 φορές από το 1960.
Η κατανάλωση τόσου κρέατος ασκεί πίεση στα ζώα, στους ανθρώπους και στον πλανήτη. Μια έκθεση του 2019 από την EAT Lancet Commission κατέληξε στο συμπέρασμα ότι μια βιώσιμη παγκόσμια διατροφή που είναι υγιεινή για τους ανθρώπους και ωφέλιμη για τον πλανήτη θα απαιτούσε μείωση της ποσότητας κόκκινου παραγόμενου κρέατος, συμπεριλαμβανομένου του χοιρινού και του βοείου κρέατος, κατά περίπου 75%. Ταυτόχρονα, η παραγωγή λαχανικών, φρούτων, φασολιών και ξηρών καρπών θα πρέπει τουλάχιστον να διπλασιαστεί.
Το κρέας δεν είναι κακό. Είναι γεμάτο με απαραίτητα αμινοξέα και θρεπτικά συστατικά, και τα ζώα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε πολλά οικοσυστήματα και κοινωνίες. Αλλά η αντικατάσταση του κόκκινου κρέατος συγκεκριμένα θα μπορούσε να κάνει μια τεράστια διαφορά τόσο για τους ανθρώπους όσο και για τον πλανήτη. Σύμφωνα με μια μελέτη, η αντικατάσταση του 20% του παγκόσμιου κρέατος μηρυκαστικών (όπως το βόειο κρέας) με εναλλακτικές μικροβιακές πρωτεΐνες έως το 2050 θα μπορούσε να μειώσει περίπου στο μισό την ετήσια αποψίλωση των δασών!
Εναλλακτικές λύσεις στη ζωική πρωτεΐνη υπάρχουν. Καλλιέργειες όπως τα μπιζέλια, τα φασόλια, τα δημητριακά και οι ξηροί καρποί είναι μια φθηνή και πανταχού παρούσα πηγή πρωτεΐνης με μακρά ιστορία στη διατήρηση της ανθρώπινης υγείας και με χαμηλές εκπομπές άνθρακα. «Ο ξεκάθαρος νικητής είναι οι ελάχιστα επεξεργασμένες φυτικές πηγές πρωτεΐνης. Σε κάθε αξιολόγηση, κερδίζουν», συμπληρώνει ο Springmann. Στη συνέχεια, υπάρχουν συμβατικά προϊόντα φυτικής προέλευσης, όπως το τόφου (από γάλα σόγιας), το σεϊτάν (από σιτάρι) και το τέμπε (από σόγια που έχει υποστεί ζύμωση).
Φωτο: Wikimedia / Commons
Τις τελευταίες δεκαετίες, υπήρξε μια έκρηξη παραγωγής κρέατος φυτικής προέλευσης που μιμείται το ζωικό από εταιρείες όπως η Impossible Foods, η Beyond Meat, η Gardein και άλλες. Το Good Food Institute, ένας μη κερδοσκοπικός οργανισμός που εδρεύει στην Ουάσιγκτον, αναφέρει ότι οι πωλήσεις φυτικών εναλλακτικών προϊόντων αντί του κρέατος και του ψαριού ανήλθαν συνολικά σε 6,1 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2022. Αυτό είναι μια αύξηση 8% από το 2021, σημειώνει, αλλά εξακολουθεί να είναι μικρή αναλογία της αγοράς αξίας πολλών τρισεκατομμυρίων δολαρίων για ζωικά προϊόντα.
Τώρα η αγορά διευρύνεται για να συμπεριλάβει κάθε είδους εναλλακτικές λύσεις, από έντομα έως μικροοργανισμούς. Αυτές οι πρωτεΐνες θα μπορούσαν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην παραγωγή θρεπτικών τροφίμων για τον άνθρωπο, αλλά και φιλικών για το περιβάλλον. Ερευνητές και εργαστηριακοί παραγωγοί τροφίμων συμμετέχουν στο κυνήγι της πρωτεΐνης του μέλλοντος, ελπίζοντας να ξεπεράσουν τις προκλήσεις του κόστους και τις ιδιοτροπίες της γεύσης.
Καλλιεργημένο κρέας
Το κρέας μπορεί πλέον να καλλιεργείται σε εργαστήριο αντί να λαμβάνεται από τη σφαγή ζώων. Ερευνητές και εταιρείες επικεντρώνονται στην εύρεση των καλύτερων κυτταρικών σειρών που θα χρησιμοποιηθούν ως εκκινητές, βελτιώνοντας τις μεθόδους για την ανάπτυξη κυττάρων σε βιοαντιδραστήρες και την τελειοποίηση της γεύσης και της υφής, επιδιώκοντας ταυτόχρονα μείωση του κόστους. Οι ΗΠΑ ήδη έχουν δώσει το πράσινο φως στα δύο πρώτα προϊόντα καλλιεργούμενου στο εργαστήριο κρέατος. Η ενέργεια που χρειάζεται η παραγωγή του καλλιεργημένου στο εργαστήριο κρέατος είναι εξαιρετικά υψηλή, αλλά η συνολική χρήση γης και νερού είναι εξαιρετικά χαμηλή. Συνολικά, το αποτύπωμα άνθρακα του εργαστηριακού κρέατος, υποθέτοντας ότι παράγεται με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, θα μπορούσε να είναι περίπου το ίδιο ή μικρότερο από αυτό των πουλερικών και το 1/10 από εκείνο των βοοειδών. Επίσης, η μειωμένη χρήση αντιβιοτικών σε καλλιεργούμενα στο εργαστήριο προϊόντα θα μπορούσε να μειώσει την ανθεκτικότητα των βακτηρίων στα αντιβιοτικά.
Υποκατάστατα κρέατος φυτικής προέλευσης
Η σόγια ηγήθηκε στα φυτικά προϊόντα εναλλακτικής πρωτεΐνης (συμπεριλαμβανομένων των μπέργκερ που παρασκευάζονται από την Impossible Foods με έδρα το Redwood City της Καλιφόρνια), αλλά και οι πρωτεΐνες μπιζελιού αυξάνονται γρήγορα, εν μέρει λόγω των ανησυχιών του κοινού για τα αλλεργιογόνα και τις ορμόνες (η σόγια περιέχει ισοφλαβόνες, ένα είδος φυτικού οιστρογόνου που μιμείται τα ανθρώπινα). Πολλά προϊόντα φυτικής προέλευσης, όπως τα λουκάνικα, έχουν υποστεί υψηλή επεξεργασία για να επιτευχθεί η επιθυμητή υφή και γεύση και μπορεί να περιλαμβάνουν πρόσθετα όπως αλάτι, ζάχαρη, χρώμα, ενισχυτικά γεύσης και άλλους παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τη διατροφή. Μερικοί ερευνητές και εταιρείες προσαρμόζουν καλλιέργειες μπιζελιού ή σόργου (μια μορφή σιτηρών) στις απαιτήσεις της παραγωγής κρέατος φυτικής προέλευσης, για παράδειγμα, αυξάνοντας την περιεκτικότητά τους σε πρωτεΐνες ή μειώνοντας την απαίτηση για πρόσθετα που βελτιώνουν τη γεύση.
Ανασυνδυασμένες πρωτεΐνες
Γενετικά τροποποιημένα βακτήρια και ζυμομύκητες χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μιας ποικιλίας χρήσιμων πρωτεϊνών μέσω «ζύμωσης ακριβείας». Στην τυροκομία, για παράδειγμα, η πυτιά, ένα μείγμα ενζύμων που συλλέγονται παραδοσιακά από το στομάχι των μοσχαριών, τώρα αντικαθίσταται κυρίως από χυμοσίνη που παράγεται από γενετικά τροποποιημένα βακτήρια. Αυτό συμβαίνει ακόμη και σε μεγάλο μέρος της Ευρωπαϊκής Ένωσης, όπου η μέθοδος αντιμετωπίζει υψηλά ρυθμιστικά εμπόδια και όπου πολλές άλλες πρωτεΐνες που παράγονται με γενετική τροποποίηση δεν έχουν λάβει ακόμη έγκριση.
Η εταιρεία Perfect Day στο Μπέρκλεϋ της Καλιφόρνια χρησιμοποιεί έναν μύκητα, τον Trichoderma reesei , ο οποίος έχει προγραμματιστεί γενετικά να παράγει β-λακτοσφαιρίνη (πρωτεΐνη ορού γάλακτος αγελάδας) για παραγωγή γαλακτοκομικών προϊόντων χωρίς ζώα, συμπεριλαμβανομένου του παγωτού Brave Robot στις Ηνωμένες Πολιτείες και του Very, ενός γάλακτος στην Ασία. Η Impossible Foods χρησιμοποιεί γενετικά τροποποιημένη μαγιά Pichia pastoris για να αντλήσει αιμογλοβίνη σόγιας, μια εναλλακτική λύση για την αίμη του αίματος που χρησιμοποιείται για χρώμα και γεύση στο ψεύτικο μπιφτέκι της. Η πολυεθνική έχει υποβάλει αίτηση στον FDA για έγκριση του εμβληματικού της μπέργκερ. Διάφορες εταιρείες χρησιμοποιούν γενετικά τροποποιημένα βακτήρια για να παράγουν πρωτεΐνες καζεΐνης γάλακτος, πρωτεΐνες από ασπράδι αυγού, μυοσφαιρίνη και ακόμη και πρωτεΐνες από ανθρώπινο μητρικό γάλα, μαζί με πολλούς από τους αυξητικούς παράγοντες που απαιτούνται στην παραγωγή εργαστηριακού κρέατος.
Η έρευνα επικεντρώνεται στην εύρεση των πιο αποτελεσματικών, φθηνότερων τρόπων παραγωγής καθαρών τελικών προϊόντων με επιθυμητές ιδιότητες (συμπεριλαμβανομένης της διάρκειας ζωής, της θερμοκρασίας τήξης ή της μάσησης). Φέτος, μια χούφτα νεοφυείς εταιρείες τεχνολογίας τροφίμων ίδρυσαν την Precision Fermentation Alliance για να προωθήσουν την ιδέα.
Μυκοπρωτεΐνες
Η ζύμωση των νηματωδών μυκήτων σε ένα εργαστήριο μπορεί να παράγει μια τροφή με υψηλή περιεκτικότητα σε ίνες και πρωτεΐνες και με υφή παρόμοια με αυτή του άπαχου κοτόπουλου. Μια έκδοση φτιαγμένη από τον μικρομύκητα Fusarium venenatum (που βρέθηκε αρχικά το 1967 σε έναν αγγλικό κήπο) εισήλθε στην αγορά στο Ηνωμένο Βασίλειο τη δεκαετία του 1980 και στις Ηνωμένες Πολιτείες στις αρχές της δεκαετίας του 2000 και πωλείται ως Quorn.
Άλλοι μύκητες μπορούν επίσης να παρέχουν μυκοπρωτεΐνη. Η εταιρεία Nature's Fynd στο Σικάγο του Ιλινόις, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί το στέλεχος Fusarium flavolapis , έναν μύκητα που βρέθηκε αρχικά στο Yellowstone Park στο Ουαϊόμινγκ, για να φτιάξει μπιφτέκια χωρίς κρέας και ένα εναλλακτικό τυρί κρέμα. Υπάρχουν τουλάχιστον δώδεκα εταιρείες που στοχεύουν στην ανάπτυξη προϊόντων μυκοπρωτεϊνών, συμπεριλαμβανομένου του πολυεθνικού κολοσσού Unilever, που χρησιμοποιεί μια μυκοπρωτεΐνη που ονομάζεται Abunda στη σειρά προϊόντων Vegetarian Butcher. Άλλοι φτιάχνουν εναλλακτικά ψάρια και μπέικον με βάση τους μύκητες.
Οι μύκητες πρέπει να τρέφονται με ζάχαρη για να αναπτύξουν μυκοπρωτεΐνη, η οποία στη συνέχεια θερμαίνεται για να μετουσιωθεί το RNA και να γίνει ασφαλές για κατανάλωση. Ορισμένα προϊόντα χρησιμοποιούν μικρή ποσότητα αυγού ως συνδετικό. Οι ερευνητές τροποποιούν τη διαδικασία για να βρουν προϊόντα με πιο επιθυμητή γεύση και υφή και με το χαμηλότερο κόστος. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει, για παράδειγμα, τη θρέψη των μυκήτων με φτηνά γεωργικά απόβλητα, όπως χρησιμοποιημένα σιτηρά από ζυθοποιίες.
Φύκια
Τα μακροφύκη σε ορισμένους πολιτισμούς, αποτελούν μια κοινή τροφή με υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες. Υπάρχει ένα αυξανόμενο ενδιαφέρον για την καλλιέργεια φυκιών προκειμένου να βοηθηθούν τα οικοσυστήματα στη δέσμευση άνθρακα, αλλά και για την προσφορά πρωτεΐνης σε ανθρώπους και ζώα. Μελέτες έχουν προτείνει ότι τα συμπληρώματα κόκκινων φυκιών, ειδικότερα, θα μπορούσαν να περιορίσουν την αποβολή μεθανίου από τα βοοειδή περισσότερο από 80%, με οφέλη για την κλιματική αλλαγή. Οι νεοφυείς εταιρείες, συμπεριλαμβανομένης της Rumin8 στο Περθ της Αυστραλίας, διερευνούν αυτήν την ιδέα. Μικροφύκη όπως η σπιρουλίνα χρησιμοποιούνται επίσης σε σκόνες πρωτεΐνης και σε εναλλακτικά προϊόντα όπως το αλεύρι με βάση τα φύκια.
Τώρα, οι ερευνητές στρέφονται στην τεχνητή νοημοσύνη και στην υπολογιστική μοντελοποίηση για να βρουν τα καλύτερα και τα αποδοτικότερα στελέχη μικροφυκών για να μειώσουν το πράσινο χρώμα τους και τη γεύση ψαριού που έχουν.
Φωτο: UNSPLASH
Βακτηριακές πρωτεΐνες
Μερικά βακτήρια παράγουν πρωτεΐνες καταναλώνοντας το διοξείδιο του άνθρακα του ατμοσφαιρικού αέρα εάν τροφοδοτούνται επίσης με αέριο υδρογόνο. Ωστόσο, η παραγωγή υδρογόνου συνήθως από τη διάσπαση του νερού είναι ενεργοβόρα.
Η Φινλανδική Solar Foods χρησιμοποιεί ένα φυσικό στέλεχος Xanthobacter, για παράδειγμα, για να παρασκευάσει μια σκόνη πρωτεΐνης για ανθρώπινη κατανάλωση που ονομάζεται Solein, η οποία εγκρίθηκε στη Σιγκαπούρη πέρυσι. Η εταιρεία έχει επίσης υποβάλει αίτηση για έγκριση από τον FDA. Η βακτηριακή πρωτεΐνη χρησιμοποιείται ήδη στις ζωοτροφές. Η εταιρεία Calysta στο San Mateo της Καλιφόρνια, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί βακτήρια που καταναλώνουν μεθάνιο για να παράγει τη FeedKind, μια πρωτεΐνη που μετατρέπεται σε τροφή για ψάρια και σε διατροφικό συμπλήρωμα χοίρων.
Έντομα
Πολλοί πολιτισμοί σε όλο τον κόσμο τρώνε έντομα, συχνά ολόκληρα και ψητά ως σνακ. Τα τελευταία χρόνια, οι εταιρείες έχουν προετοιμαστεί για την εκτροφή τους. Εργοστάσια εκτρέφουν γρύλους, ακρίδες και αλευροσκουλήκια. Η Ευρώπη, ένα hotspot εκτροφής εντόμων, παράγει 6.000 τόνους πρωτεΐνης εντόμων σε ετήσια βάση. Τα μπιφτέκια με βάση τα έντομα είναι διαθέσιμα εδώ και πολλά χρόνια. Η ΕΕ ενέκρινε ολόκληρα, αποξηραμένα κίτρινα αλευροσκούληκα ( Tenebrio molitor ) ως ανθρώπινη τροφή τον Μάιο του 2021. Τα αλεύρια από ακρίδες ή γρύλους είναι ευρέως διαθέσιμα διεθνώς.
Αν και τα έντομα φαίνονται εύκολα στην εκτροφή, οι σκόνες πρωτεΐνης που παράγονται από αυτά είναι εκπληκτικά ακριβές. Σύμφωνα με μια λευκή βίβλο του Παγκόσμιου Οικονομικού Φόρουμ του 2019 σχετικά με τις εναλλακτικές πρωτεΐνες, το κόστος της πρωτεΐνης εντόμων για τους καταναλωτές ήταν περίπου τα 2/3 του καλλιεργημένου κρέατος - πολύ πιο ακριβό από τα φύκια, το κοτόπουλο ή το τόφου, για να μην αναφέρουμε το ακόμη φθηνότερο συμβατικό βόειο κρέας, τους ξηρούς καρπούς και τα φυτά. Και τα έντομα εξακολουθούν να θεωρούνται οργανισμοί με συναφείς απαιτήσεις καλής διαβίωσης.
Ανθρώπινη υγεία
Σχεδόν όλες οι εναλλακτικές πρωτεΐνες είναι πιο υγιεινές από το κόκκινο κρέας. Ερευνητές αναλύουν τρόπους με τους οποίους διαφορετικές πηγές πρωτεΐνης επηρεάζουν την υγεία, εξετάζοντας τη χοληστερόλη, το αλάτι, τις φυτικές ίνες, το λίπος και άλλα και διαπιστώνουν ότι το κρέας ήταν το πιο επιζήμιο. Το χοιρινό και το βοδινό κρέας συμβάλουν τα μέγιστα στους θανάτους που συνδέονται με τη διατροφή. Η πρωτεΐνη από μύκητες και μπιζέλια είναι η πιο υγιεινή επιλογή, μειώνοντας τα ποσοστά θνησιμότητας κατά σχεδόν 2,5%.
Γενικά, όλες οι εναλλακτικές λύσεις παραγωγής κρέατος θα ελαφρύνουν το βάρος στον πλανήτη, εφόσον η ενέργεια που χρησιμοποιείται είναι ανανεώσιμη και τα τρόφιμα αντικαθιστούν το συμβατικό κρέας.
Μια έκθεση του 2021 από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης διαπίστωσε ότι το παγκόσμιο σύστημα τροφίμων απελευθερώνει περίπου 14 γιγατόνους αερίων θερμοκηπίου, που αντιπροσωπεύουν περίπου το 1/4 των συνολικών εκπομπών. Από αυτούς τους 14 γιγατόνους, περίπου το 40% προέρχεται από τρόφιμα φυτικής προέλευσης και το 60% από κρέας (συμπεριλαμβανομένων των καλλιεργειών για βοσκή των ζώων). Έτσι, η αντικατάσταση όλου του κρέατος με οποιαδήποτε εναλλακτική πρωτεΐνη που δημιουργείται με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, καταλήγει η έκθεση, θα μείωνε ουσιαστικά στο μισό τις εκπομπές αερίων από τρόφιμα. Με την ίδια λογική, η αντικατάσταση του 10-20% της παγκόσμιας κατανάλωσης κρέατος με εναλλακτικές επιλογές θα μπορούσε να εξοικονομήσει περίπου έναν γιγατόνο αερίων του θερμοκηπίου, δηλαδή, περισσότερα από αυτά που παράγονται κάθε χρόνο από την αεροπορική βιομηχανία.
Μερικές εναλλακτικές είναι καλύτερες από άλλες. Οι βακτηριακές πρωτεΐνες τα πάνε καλά όσον αφορά την ελάχιστη χρήση γης και τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, για παράδειγμα, ενώ τα φυτικά τρόφιμα καταλαμβάνουν πολλή γη αλλά έχουν μικρό αποτύπωμα άνθρακα.
Διάφορες εναλλακτικές λύσεις θα μπορούσαν να καλύψουν συγκεκριμένες ανάγκες στην αγορά, λέει ο μοριακός βιολόγος Adam Leman από το Good Food Institute στο Chapel Hill της Βόρειας Καρολίνας. Εκεί όπου η ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια είναι φθηνή, τα ταχέως αναπτυσσόμενα βακτήρια είναι μια καλή επιλογή για την παραγωγή μιας σκόνης πρωτεΐνης. Εκεί όπου υπάρχουν γεωργικά απόβλητα, οι μύκητες μπορούν να τα καταναλώσουν για να φτιάξουν μυκοπρωτεΐνη. «Θα τους χρειαστούμε όλους», καταλήγει ο επιστήμονας.
Πηγή: Nature 619 , 26-28 (2023)
