Roślinne zamienniki: przyszłość, czy chwilowy trend?

Wegański rynek stale się powiększa o nowe produkty. Równocześnie rośnie zainteresowanie substytutami oraz laboratoryjnymi zamiennikami mięsa i jaj. Zyskują na znaczeniu różne biotechnologie. Nowe rozwiązania, jak fermentacja, mięso z probówki czy wydrukowane w 3D i gotowane przy użyciu laserów, albo roślinne odpowiedniki jaj – zdają się już nikogo nie zaskakiwać. Proces tworzenia takich innowacji jest nieustannie rozwijany przez naukowców na całym globie. Czy jesteśmy przegotowani na produkcję żywności rodem z science fiction?

Mięso drukowane w 3D i gotowane laserowo

Inżynierowie z Columbia University opracowali cyfrowe urządzenie, które umożliwia zarówno wydrukowanie żywności w technologii 3D, jak i ugotowanie jej przy użyciu laserów. Myśl, jaka im przyświecała to stworzenie „osobistego szefa kuchni”. Do testu naukowcy użyli mięsa z kurczaka.

Do wyhodowania mięsa w laboratorium wykorzystują specjalną drukarkę, która na podstawie modeli i projektów komputerowych nanosi komórki na zasadzie wielu cienkich warstw. Badaczom zależało jednak na tym, by ten sam system mógł to jedzenie ugotować. Wiedzieli już, że drukarki mogą produkować i układać składniki z milimetrową precyzją, lecz jak dotąd nie powstała metoda ogrzewania, która miałaby taki sam stopień rozdzielczości. Innymi słowy, chcieli gotować te składniki równie precyzyjnie z jednoczesnym zachowaniem ich wartości odżywczych, tekstury i smaku. Zrodził się więc pomysł na wykorzystanie laserów. Badacze zdecydowali się użyć wydrukowanego mięsa, na którym przetestowali sposoby gotowania za pomocą światła niebieskiego i podczerwonego.

„Odkryli, że mięso gotowane laserowo kurczy się o 50% mniej, zachowuje dwukrotnie większą wilgotność i wykazuje podobne walory smakowe jak mięso gotowane konwencjonalnie.”

Co ciekawe, podczas przeprowadzenia „ślepego eksperymentu”, testerzy preferowali próbki mięsa ugotowane laserowo, niż te poddane konwencjonalnej obróbce termicznej.

Pomimo obiecujących możliwości technologii druku 3D i gotowania laserowego, naukowcy stwierdzili, że wciąż przed nimi wiele wyzwań. Najważniejsze z nich to stworzenie tzw. „Food CAD” czyli programu typu Photoshop, który służyłby do projektowania wyglądu żywności. Korzystać z niego mogliby wszyscy, w tym też ludzie bez wiedzy z zakresu programowania. Innym wyzwaniem także zaprojektowanie odpowiedniej przestrzeni do dzielenia się „cyfrowymi przepisami”.

Poniżej wideo, przedstawiające system laserowego gotowania żywności:

Roślinne jajka

Dotychczas, powstałe zamienniki jaj kurzych były dostępne w postaci proszku do ciast lub jako środek łączący składniki np. w zapiekankach. Tymczasem singapurska firma OsmoFood wprowadziła na rynek jajko na twardo na bazie roślin. Składniki, jakie wykorzystano do stworzenia produktu, to m.in. mykoproteina (pochodzi z grzybów, zawiera dużą ilość białka i błonnika), skrobia ziemniaczana, sok z marchwi, mleko migdałowe, oliwa z oliwek, czy drożdże odżywcze. Kluczowa jest owa mykoproteina, zawierająca aminokwasy, które znajdują się też w jajach drobiowych. Na oficjalnej stronie producenta jest podane, że wszelkie produkty są pozbawione glutenu, konserwantów, sztucznych dodatków, pestycydów. Są także wolne od GMO oraz nie zawierają cholesterolu.

Z kolei jajka sadzone opracował izraelski start-up YO-Egg. Wyglądają identycznie, jak jajka kurze i według producenta nie odbiegają też smakiem, czy wartościami odżywczymi. Ten produkt również nie zawiera cholesterolu. YO-Egg składają się: z części białej, zawierającej mieszankę kilku składników (wszystkich, które są obecne w jajach konwencjonalnych) i żółtka.

Mięso z probówki

Mięso z probówki, czyli tzw. mięso „in vitro” – nie jest produktem na bazie roślin. Powstaje z wyhodowanych w laboratorium komórek mięśni zwierzęcych. Pobiera się je od żywych zwierząt, dla których sam ten proces jest bezbolesny.

Wobec tego, początkowym etapem produkcji jest biopsja (wykonywana identycznie jak u ludzi) oraz pobranie od zwierzęcia próbki komórek – tkanki mięśniowej albo macierzystych. W przypadku wykorzystania tkanki mięśniowej, najpierw należy oddzielić od niej tak zwane komórki satelitarne (jeden z typów komórek macierzystych). W następnym kroku, umieszcza się je na tak zwanej pożywce (umożliwiającej wyhodowanie komórek mięśniowych). Tam rosną, dojrzewają i namnażają się. Zapewnione są odpowiednie warunki –  ciepło, tlen oraz substancje odżywcze tak, jak w organizmie zwierzęcia. Kiedy komórki zaczynają się różnicować, równocześnie coraz bardziej przypominają włókna mięśniowe. Po czym, w celu stymulacji wzrostu zostają umieszczone na tzw. rusztowaniach, które rozciągają tkankę sprawiając, że staje się ona cieńsza i jest łatwiej ją odżywić.

Jeżeli jednak, bazą do wyhodowania mięsa są komórki macierzyste z zastosowaniem technologii bioreaktorów (urządzenia te zapewniają idealne środowisko, utrzymując odpowiednią wilgotność, temperaturę, itp., w którym komórki mogą się rozmnażać), wówczas pobrane komórki namnaża się do momentu aż powstaną z nich miocyty, czyli tkanka mięśniowa. Biorąc pod uwagę, że komórki macierzyste mogą przekształcać się w dowolne komórki ciała, w celu uzyskania konkretnej struktury mięsa, różnicuje się te komórki na poszczególne typy.

Singapur jest pierwszym krajem (2020 r.), w którym zatwierdzono sprzedaż mięsa z kurczaka Eat Just hodowanego w bioreaktorach. Pisaliśmy o tym w artykule „Kurczak z probówki – przyszłość czy wielka niewiadoma dla branży?”.

Mięso roślinne

Firma Nestle również podjęła się badań nad hodowaniem zwierzęcych komórek mięśniowych w laboratorium. W przeciwieństwie do singapurskiej firmy Eat Just, Nestle w swoich produktach chce łączyć takie mięso ze składnikami roślinnymi. Szwajcarski koncern we współpracy z izraelskim startupem Future Meat Technologies jest w trakcie opracowywania technologii i poszukiwania najlepszego rozwiązania.

„Aby zrozumieć potencjał przyszłych alternatyw dla mięsa, Nestle bada trendy naukowe czy innowacyjne metodologie, które umożliwiają tworzenie sztucznego mięsa, takie jak fermentacja komórkowa lub drukowanie 3D.”

Ciekawym przykładem w kategorii alternatyw dla mięsa są produkty „Meat Zero”. Tajlandzka firma – Charoen Pokphand Foods PLC (CPF) we współpracy z naukowcami i pracownikami uniwersytetów oraz CPF Food Research and Development Center stworzyła mięso roślinne. Dzięki innowacji Plant-Tec składniki roślinne mają smak mięsa. Do złudzenia przypominają je również pod kątem tekstury, zapachu czy nawet w dotyku. „CPF jest przekonany, że MEAT ZERO będzie najlepiej sprzedającą się marką mięsa alternatywnego w Azji i w pierwszej trójce na świecie w ciągu 3-5 lat”.

Fermentacja – nowa kategoria żywności roślinnej?

Raport opublikowany przez The Good Food Institute (GFI) „ujawnia, że ​​na całym świecie rok 2019 i pierwsze siedem miesięcy 2020 roku były rekordowymi okresami inwestycji w firmy fermentacyjne tworzące zrównoważone alternatywy dla konwencjonalnej żywności i składników pochodzenia zwierzęcego.”

Czym jest fermentacja?

To proces polegający na wykorzystaniu mikroorganizmów, takich jak mykoproteiny i mikroalgi do produkcji alternatywnych białek. Mimo, że są to samodzielne produkty, to składniki otrzymane z fermentacji mogą być również używane do produktów uprawnych czy roślinnych. Fermentacja jest stosowana w produkcji żywności od zamierzchłych czasów. Wówczas technika ta służyła do konserwacji żywności, poprawy wartości odżywczych lub też tworzenia napojów alkoholowych. Obecnie, zastosowanie fermentacji sięga o wiele dalej.

Można wyróżnić trzy kategorie fermentacji białek alternatywnych:

1. Fermentacja tradycyjna – służy poprawie smaku czy funkcjonalności składników roślinnych. W ten sposób powstaje np. piwo, ser, jogurt.
2. Fermentacja biomasy – do produkcji dużych ilości żywności o wysokiej zawartości białka. W tym przypadku, rozmnażające się mikroorganizmy są same w sobie składnikami alternatywnych białek. To np. uprawa grzybów Fusarium venenatum poprzez fermentację (firma Quorn).
3. Fermentacja precyzyjna – umożliwia wydajne wytwarzanie konkretnych białek, cząsteczek smakowych, enzymów, witamin, tłuszczów oraz barwników. W ten sposób powstaje np. insulina przeznaczona dla diabetyków.

Istnieje wiele zastosowań fermentacji. Jako przykład projektów można wymienić:

• Geltor – firma zajmująca się wytwarzaniem wysokowydajnych białek w procesie fermentacji, przeznaczonych m.in. dla sektorów – kosmetycznego i żywności.
• Perfect Day – wykorzystanie fermentacji w celu przekształcenia cukrów roślinnych w białko mleka. Zastosowanie do produkcji dowolnego produktu mlecznego.
• Peace of Meat – producent tłuszczów hodowlanych do poprawy alternatywnego białka, takiego jak mięso roślinne.
• Aqua Cultured Foods – firma opracowała alternatywę dla owoców morza, które powstają poprzez fermentację, wykorzystując szczepy grzybów. W efekcie powstaje całe białko. Opracowano formuły na tuńczyka, sielawę, kalmary i krewetki.

Mięso laboratoryjne – to na pewno same korzyści?

W ostatnim czasie mówi się dużo na temat zamienników roślinnych dla mięsa. Większość artykułów podaje same korzyści z wprowadzania ich zarówno na rynek, jak i do swojej diety. Rzadko natomiast mowa jest o wątpliwościach związanych z hodowaniem mięsa w laboratorium. Wnikliwy Artykuł naukowy Joea Fasslera pt.: „Mięso wyhodowane w laboratorium ma być nieuniknione. Nauka opowiada inną historię” („The Counter”), przedstawia wiele technicznych wyzwań oraz pytań związanych z produkcją mięsa laboratoryjnego. Koncentruje się szczególnie na aspektach biologicznych i ekonomicznych.

„Kto ma rację? Czy hodowane mięso jest naszą największą nadzieją na uratowanie klimatu, miliardowym marnotrawstwem czy czymś pomiędzy? Czy kiedykolwiek będzie miało sens produkowanie żywności w sposób, w jaki obecnie produkujemy nasze leki?” – Joe Fassler.

Joe Fassler w artykule porusza różne istotne kwestie związane z wizją przyszłości tzw. „czystego mięsa”. Są to zagadnienia od wydajności produkcyjnej, rentowności, efektywności, po tematy ekonomiczne. Stawia liczne hipotezy, zapytania, przypuszczenia i podaje rzeczywiste przykłady. Wspomina również o oczekiwaniach i wymaganiach z poziomu podmiotów inwestujących w rozwój tej branży. Poświęca także dużo miejsca przeszkodom, jakie mogą napotkać firmy, np. pod względem skali i kosztów produkcji, konieczności stosowania skomplikowanych maszyn w dużej ilości czy z problemem dotyczącym odpadów.

Po lekturze, nasuwa się istotne pytanie –  czy potencjalne korzyści mięsa hodowlanego nie są zbyt przesadzone? Nie wiemy jeszcze wszystkiego – są coraz to nowsze odkrycia, prace naukowe na temat mięsa hodowanego komórkowo i szeroko pojętych zamienników dla mięsa.

Prawdopodobnie w przyszłości mięso laboratoryjne i roślinne zamienniki mięsa nie będą się praktycznie różnić wyglądem od mięsa tradycyjnego. Jednakże nie wiemy jaki długofalowy wpływ będą miały te produkty na nasz organizm. Czy nie wystąpią jakiekolwiek skutki uboczne? Czy na pewno będą w pełni bezpieczne dla zdrowia? Dowiemy się już za kilka/kilkanaście lat.