Месните заместители на бъдещите микроби са добри източници на протеини - спектър на науката
Диета: микробите могат да хранят света
Консумираме ги със сутрешното кисело мляко, с нашата странична салата или с хладната пшенична бира: Безвредни или дори полезни бактерии и дрожди са използвани от хората в производството на храни от древни времена. Млечнокиселите бактерии подкисляват киселото мляко, бирената мая превръща захарта от ечемичен малц в алкохол, а многобройни микроби се отделят върху листните повърхности. В проучване от 2008 г. диетологът Александър Хаслбергер установява, че марулевите растения се колонизират средно с 10 5 лактобацили на грам.
А цианобактериите, известни още като микроводорасли, отдавна са част от човешката диета: през 16 век местните жители, живеещи в района на Мексико Сити по това време, събират микроводорасли от рода Спирулина от езерото Тескоко. Дори и днес се събират микроводорасли, например от езерото Чад в Централна Африка, където микробите се сушат и се ядат като бисквити, наречени „Dihé“.
Сега тези микроби са все по-фокус на хранителните изследвания. Защото: Микробите, т.е. бактерии, дрожди, едноклетъчни гъби или водорасли, имат високо съдържание на протеин до 70 процента в сухото вещество. За сравнение: говеждото месо осигурява около 60 процента протеин, а яйцата 50 процента. Микробният протеин се нарича „едноклетъчен протеин“. Някои от микроорганизмите също образуват ценни ненаситени мазнини (едноклетъчно масло) и витамини, особено тези от семейство В, за хората.
Микробите не се нуждаят от голяма обработваема земя
За разлика от производството на месо или маслодайни растения, те не се нуждаят от големи обработваеми земи, те могат да се отглеждат в био резервоари. Там те се размножават бързо върху всички видове отпадъчни материали, като остатъци от хранителната промишленост. Освен това те понякога могат да свързват и разграждат от въздуха нежелани вещества като въглероден диоксид, азот (от тор) или метан (от кравешки стомаси) от въздуха.
Тези микроби влизат в действие, тъй като през 2050 г. около десет милиарда глобални граждани ще трябва да бъдат снабдени с достатъчно храна. Това не може да стане при сегашното земеделие, което се характеризира по-специално с големите количества животински протеини, но също така и с палмово масло. В крайна сметка потреблението на земя за отглеждане на фуражи за животни е огромно. Освен това има загуби на азот, емисии на парникови газове, голямо потребление на вода и загуба на биологично разнообразие. Селското стопанство е отговорно за около 25 процента от емисиите на парникови газове и 70 процента от потреблението на сладка вода.
Някои учени, като Томаш Линдер, микробиолог от шведския университет в Упсала, вярват, че микробите могат да помогнат да се направи по-устойчива храната. Във фонов документ от 2017 г. („Биоикономика за устойчиво снабдяване с протеини“) Съветът по биоикономика също изброява микробни протеини в допълнение към бобовите растения и ин витро месото. Има два варианта: От една страна, микробите се използват като производствена машина и се насърчават да произвеждат протеини или мазнини в по-големи количества. Самите микроби няма да бъдат изядени. Ето как мисли американският стартиращ „Perfect Day”, който произвежда мляко, без то да идва от кравата. Дрождите произвеждат млечните протеини казеин и суроватъчен протеин.
От друга страна, можете сами да съберете и изядете микробните клетки. Според Съвета по биоикономика протеинът е с високо качество, тъй като има добър аминокиселинен състав, подобен на този на животинския протеин. Клетките обаче съдържат много нуклеинови киселини, което е доста нездравословно за хората, тъй като те повишават нивата на пикочната киселина в кръвта и по този начин риска от подагра. Следователно микробната маса трябва първо да се нагрее, при което клетките се убиват. Тогава цялото нещо се смила, за да се осигури смилаемостта на клетъчните стени.
Микробни заместители на месото, които вече са на пазара
Всъщност на пазара вече има заместител на месо, направен от микроби. Мицелът на гъбата Fusarium venenatum се обработва с яйце и картофено нишесте и се предлага под името „Quorn“. Той осигурява протеини, фибри и малко мазнини.
Когато обаче храната се произвежда от микроорганизми, трябва да се вземат предвид и рисковете за здравето: „Те включват алергени или токсини, които могат да възникнат по време на производството“, казва Линдер. Например, някои микроби като гъби, подобни на конци и микроводорасли, могат да образуват силно мощни токсини. Микроводораслите, които се отглеждат в открити водоеми, са особено засегнати. „Следователно производствените процеси трябва да се наблюдават отблизо“, казва микробиологът.
В зависимост от вида на микробите, производственото съоръжение би изглеждало така: Отглеждането на така наречените "хетеротрофни" микроби, които не могат да фиксират CO2 от въздуха, изисква органични субстрати, например. „Ако тези субстрати идват от растения, потенциалът за спестяване по отношение на земеползването не би бил толкова голям“, казва Линдер. Алтернатива могат да бъдат новите технологии за фиксиране на CO2 от въздуха, за да се получат хранителни вещества като метан, метанол, мравчена киселина или оцетна киселина.
Повече протеини, по-малко консумация на ресурси
Че микробите все още имат предимства по отношение на земеползването, може да се заключи от завод за фураж, експлоатиран в Англия до 80-те години. Бактерията, която обслужва селскостопанския сектор тук, е Methylophilus metylotrophus. Реакторът щеше да достави от четири до пет мегатона сух протеин от микроби на хектар. Добивът на реколта от същото соево поле е само 3,3 тона фасул протеин. Според проучванията за оценка на жизнения цикъл на Сергей Сметана, учен от Германския институт по хранителни технологии, от 2015 и 2018 г. производството на микопротеин също се представя по-добре от алтернативите на животни по отношение на потреблението на обработваеми земи и прясна вода.
Други микроорганизми като цианобактериите, от друга страна, са способни да извършват фотосинтеза и „автотрофно“ да се снабдяват с CO2. Те обаче се отглеждат предимно в големи водоеми и поради това също консумират ценно пространство. Изследователите Тимо Шмит и Майкъл Лакатос от университета в Кайзерлаутерн искат да отстранят това. В техния проект „Биофилм от следващо поколение“ в момента те се опитват да култивират микроводорасли по фасади на къщи и по този начин да се справят без никаква обработваема земя, както наскоро съобщи „Süddeutsche Zeitung“. След това жителите могат да ги събират и да ги ядат. Първият резултат: фасадните култури използват 90 процента по-малко вода и 40 процента по-малко енергия от водните биореактори. Изследователите са разработили "минизаводи", които са подобни на радиаторите за кърпи и могат да бъдат инсталирани като фасадни елементи. Но Тимо Шмит признава: "Системите съществуват, но все още не работят икономически."
Друг проблем, който възниква при производството на „едноклетъчен протеин“: Азотът също трябва да е на разположение, тъй като само няколко едноклетъчни организма могат да го оправят от въздуха. Датски изследователски проект просто използва отпадъчни води от пречиствателни станции за производство на протеинов прах, който в допълнение към азота осигурява много фосфор. Биогазът от битови отпадъци служи като източник на въглерод.
Енергийният баланс все още е близък до този на свинското месо
Досега обаче всички производствени системи са енергоемки и следователно не е задължително да са по-добри за климата. Микробният протеин се отделя доста зле с 5,8 килограма CO2 еквивалент. За сравнение: производството на свинско месо има отпечатък от CO2 от 4 до 6 килограма. Willy Verstraete, микробиолог от Университета в Гент, смята, че възобновяемите енергии като биогазове, слънчева или вятърна енергия биха намалили тази стойност до 1,7 килограма CO2 еквивалент.
Производството на палмово масло също е проблематично от екологична гледна точка. Тук микробите също се търгуват като носители на надежда: изследователи, водени от Крис Чък от Университета в Бат, изследват дрождите Metschnikowia pulcherrima. Обикновено колонизира всички видове плодове като грозде или череши, но също така и цветя. Той обаче може да расте и върху макроводорасли, които са негодни за консумация от хората или просто върху отпадъци, като дървесни отпадъци или органични отпадъци. В зависимост от подвида дрождите образуват плътно масло, подобно на това на маслената палма.
Футуролозите също прогнозират, че един ден микробите ще играят важна роля. Например американският мозъчен тръст RethinkX, наскоро прогнозира за 2030 г., че класическата месна и млечна индустрия ще трябва да се съобразява с големи финансови загуби, тъй като растителните или микробиологичните храни ще спечелят огромни пазарни дялове.
Потребителят като проблем
Тъй като обаче се знае, че потребителите са чувствителни, когато става въпрос за нововъведения като ин витро месо или насекоми, микробният протеин вероятно първо ще бъде използван в по-голям мащаб в индустрията за фуражи, смята шведският изследовател Линдер. В аквакултурата на тилапия около 30% от протеина може да идва от спирулина, без да се засяга растежа и здравето на рибите или да се променя цветът и вкусът на месото им.
Прасета, пилета или риби също могат да понасят Methylococcus capsulatus като протеинова добавка. Изследователи от Потсдамския институт за изследване на въздействието върху климата през 2018 г. изчисляват последиците от получаването на 10 до 19 процента от фуражите за животни, необходими в световен мащаб от микроби до 2050 г .: Това би довело до спестявания от шест процента при използване на земята, осем процента от загуби на азот и със седем процента по-малко емисии на парникови газове.
Привържениците на така наречената синтетична биология вече мислят още една стъпка: Микробите са много лесни за манипулиране с помощта на генно инженерство. Те могат да бъдат програмирани така, че да не образуват нежелани вещества. Например, възможно е да се произвежда мляко без лактоза или да се стимулира производството на желани вещества в минизаводи, например, за да се получат повече ненаситени мастни киселини вместо наситените, които се намират предимно в животинските храни. Според американския стартиращ New Harvest клетъчното земеделие може дори да произвежда вълна, кожа или дърво в бъдеще. А маслото от водорасли, произведено в Bath, може също да се използва като основно вещество за козметика и почистващи препарати или като биодизел.