Micro-organismen als producent van eiwitten: minuscuul klein maar enorm veel potentieel

Wat is microbieel eiwit

Microbieel eiwit, ook wel single cell protein (SCP) genoemd, is eiwit geproduceerd door cellen van microbiële oorsprong (bacteriën, gisten, microfungi of micro-algen). Hierbij kunnen de organismen in hun geheel verwerkt worden tot een eiwitrijk product of worden de eiwitten eruit geëxtraheerd. Indien het als geheel verwerkt wordt, bevat SCP naast een hoog eiwitgehalte (>40% op droge stof basis) ook nog koolhydraten, nucleïnezuren, mineralen, vitaminen en vetten. Gekende voorbeelden van micro-algen als SCP-bron zijn Chlorella en Spirulina. Quorn is een ander bekend voorbeeld van microbieel eiwit, waarbij de schimmel Fusarium venenatum gebruikt wordt.

Cellulaire landbouw

Microbieel eiwit wordt meestal ‘gebrouwen’ in fermentatietanks waar de cellen gevoed worden met een koolstofbron, een stikstofbron, fosfor en wat mineralen. Hierbij kunnen er als koolstofbron reststromen uit de voedingsindustrie gebruikt worden zoals wei, zetmeel, zuiveringsslib en molasses maar ook CO2. Andere veelgebruikte substraten zijn methanol, methaan en suikers. Het gebruikte substraat is afhankelijk van het micro-organisme. Micro-algen onderscheiden zich van bacteriën, gisten en schimmels doordat ze CO2 via fotosynthese omzetten naar energie voor hun eiwitproductie en gekweekt worden in vijvers of buis- of vlakkeplaatreactoren.      

De manier waarop we nu eiwitten kweken kan veel efficiënter. Van alle stikstof die als mest wordt toegediend, gaat er ongeveer zo’n 60% verloren via water en lucht. De stikstofproblematiek krijgt de laatste jaren dan ook veel aandacht en er worden tal van restricties opgelegd. Wanneer de geteelde planten dan nog eens aangewend worden als diervoeder verliest het systeem nog meer aan efficiëntie.  
Naast het feit dat ze kunnen groeien op reststromen zijn micro-organismen en voornamelijk dan bacteriën en gisten zeer efficiënt in de productie van eiwitten dankzij hun korte verdubbelingstijd. Microbieel eiwit kan daarbovenop een goed alternatief zijn naast dierlijk en plantaardig eiwit dankzij het feit dat hun productie geen groot landverbruik vraagt. Daarnaast is de productie in tegenstelling tot deze van planten onafhankelijk van seizoenen waardoor een constante productie gegarandeerd kan worden.

Ondanks al deze veelbelovende eigenschappen van microbieel eiwit zijn er wel nog enkele uitdagingen vooraleer het op grote schaal commercieel beschikbaar zal zijn. Op dit moment is de productiekost nog te hoog om competitief te zijn met de beschikbare eiwitbronnen, zeker in het geval van veevoeder. Door het verder verbeteren van het fermentatieproces en de downstream processing wordt er wel verwacht dat de prijs nog fel kan dalen. Indien single cell protein in zijn geheel wordt gebruikt, bevat dit in het geval van bacteriën, gisten en schimmels ook een hoge concentratie aan nucleïnezuren. Deze moeten dus ook geneutraliseerd worden om ziektes te vermijden. Bij micro-algen is de moeilijk verteerbare celwand dan weer vaak een obstakel. De productie van microbieel eiwit moet ook zeer gecontroleerd verlopen daar er een risico is op contaminatie. En dan is er nog het wettelijk kader. Op dit moment zijn de meeste microbiële eiwitten nog niet wettelijk erkend in Europa als voedingsmiddel en dus nog niet commercieel beschikbaar. Er moet dus voor elk nieuw proces/product een novel food aanvraag ingediend worden waarin de veiligheid om het product te consumeren wordt aangetoond.

Wil je graag meer informatie over wat deze Novel Food applicatie precies inhoudt? Volg dan zeker de webinar rond novel food en feed in het kader van micro-organismen georganiseerd door Flanders’ FOOD op 8 juni. Meer info hierover vind je hier.

Microbieel eiwit in Vlaanderen

Ook in Vlaanderen zijn er verschillende spelers die inzetten op microbieel eiwit. Zo is er het Gentse bedrijf Avecom dat in 1995 werd opgericht als spin-off van de Universiteit van Gent. Zij zetten volop in op microbieel eiwit. Een van de pistes die ze bewandelen is de productie van microbieel eiwit waarbij de bacteriën geïsoleerd uit slibstalen groeien op het proceswater van een aardappelverwerkingsbedrijf. Daarnaast werken ze ook aan een proces waarbij bacteriën gekweekt worden met waterstof en CO2  als voedingsbron. Hiervoor werken ze binnen het door VLAIO gesteund H2P-project samen met Impetus om de reactor te bouwen en met Clarys om de verdere toepassingen van het microbieel eiwit in voeding te onderzoeken.

In het project Prometheus, gesteund door VLAIO, wordt er ook ingezet op microbieel eiwitrijke biomassa geschikt als hoogwaardige proteïnebron in dierlijke en humane voeding. De start-up Calidris Bio is overtuigd van het potentieel van microbieel eiwit en de belangrijke rol die hernieuwbare energie hierin kan spelen. Zij produceren inmiddels de eerste kilogrammen gebruikmakend van circulaire koolstof- en stikstofbronnen die gemaakt kunnen worden met hernieuwbare energie In een tweede luik wordt er gekeken naar de fungale nevenstromen uit de citroenzuurproductie van Citrique Belge. De andere partners in dit project zijn VITO, ILVO, Nutrition Sciences en Fides Petfood, Catalisti en Flanders’ FOOD.  

Bronnen

• Upadhyaya, S., Tiwari, S., Arora, N.K., Singh, D.P. (2016). Microbial Protein: A valuable component for future food scurity. Microbes and Environmental Management, chapter 12. Studium Press.
• Matassa, S., Boon, N., Pikaar, I., Verstraete, W. (2016). Microbial Protein: future sustainable supply route with low environmental footprint. Microbial Techology 9(5) p568-575.
• Singh, A.K., Prajapati, K.S., Shaib, M., Kushwaha, P.K., Kumar, S. (2020). Microbial Proteins: A potential source of protein. Functional Foods and Nutraceuticals p139-147
• Ugbogu, E.A. & Ugbogu O.C., (2016). A review of microbial protein production: prospects and challenges. FUW Trends in Science and Technology Journal. 1 (1)