Kombi af biologi og teknologi skaber bæredygtige fødevareløsninger

Der opstår nye muligheder inden for fødevareproduktion, når man tager biologiske løsninger og kombinerer dem med teknologi.

Biosolutions har været anvendt gennem århundreder. Herhjemme er fremstilling af øl og ost kendte eksempler.

Når der aktuelt er hastigt voksende interesse for biosolutions, skyldes det dels en øget forståelse for biologiske processer, dels behovet for mere bæredygtighed på en presset jordklode.

”Nu har vi gennem grundforskning fået en større basal viden om naturens egne redskaber. Det har givet os mulighed for at overveje, om denne viden kan udnyttes i konkrete løsninger,” siger Kirsten Jørgensen, viceinstitutleder på Institut for Plante- og Miljøvidenskab på KU.

”Det er især hensyn til klima, miljø, ressourceforbrug og fødevareforsyning, der driver udviklingen,” siger Kirsten Jørgensen.

Der bliver bl.a. arbejdet på, hvordan restprodukter kan udnyttes, og fødevarer kan blive fremstillet på nye måder. Og biotek bliver brugt til at fremme et mere skånsomt landbrug.

Flere fremgangsmåder  

Der findes flere typer af biosolutions, som involverer bakterier, svampe og/eller enzymer ud over planter.

”Noget af det er fermentering. Der er også bioraffinering, hvor man bruger bestemte stoffer til nye formål. Vi begynder at kunne producere nye ting ved at kombinere biologiske elementer på en ny måde og i nogle tilfælde justere genmassen for at optimere processerne,” fortæller Kirsten Jørgensen.

Hun vurderer, at Danmark er med i førerfeltet på grund af stærk forskning på dette felt og ledende biotekvirksomheder.

”Det kan virkelig rykke, hvis vi i endnu højere grad kombinerer biologisk viden med teknologi og gør det på nye måder,” siger Kirsten Jørgensen.

Herunder er seks danske biosolutions-cases, som er knyttet til fødevareproduktion:

1. Kartoffelprotein på vej til middagsbordet

Gennem årtier er der udvundet kartoffelstivelse af kartofler. Den består foruden stivelse af protein og fiber. Virksomheden KMC har længe udnyttet proteinstrømmen til dyrefoder.

Nu har KMC sat sig for at skabe et højværdiprodukt af samme proteinstrøm, der kan indgå i fødevareprodukter til mennesker.

”Kartoffelprotein vil være meget velegnet til brug i bl.a. fødevarealternativer til kød. Kartoffelproteinet er ret komplet med hensyn til næringsindhold og minder således om animalsk protein,” siger Line Bach Christensen, som er chef for forskning og udvikling i KMC.

Hertil kommer, at kartofler udmærker sig ved at give et højt udbytte med et lavt klimaaftryk, og de er ikke-allergene.

I øjeblikket arbejder KMC sammen med bl.a. flere universiteter og den anden store europæiske producent af kartoffelstivelse for at overvinde den sidste store barriere, nemlig kartoffelproteinets særlige smag, som er uvant for mennesker.

”Vi splitter kartoffelproteinet ad for at forstå, hvad der på molekyleniveau styrer smagen. Vi håber at opdage nye mikrobielle enzymer, som vi gennem selektion kan udnytte til at eliminere uønskede smagsstoffer,” siger Line Bach Christensen.

2. Molekylær genvej til plantearomaer i øl

Det har været en udfordring at brygge alkoholfri øl med fyldig smag. Når man fjerner alkoholen, uanset metode, mister man samtidig aromastofferne fra humle.

Sotirios Kampranis, professor på Institut for Plante- og Miljøvidenskab på KU, har længe forsket i mekanismerne, som planter bruger til at skabe deres aromaer. Han er lykkedes med at finde en alternativ måde at lave plantearoma ved hjælp af gær.

”Udfordringen har bestået i at få specifikke gærceller til at producere den ønskede aroma i stedet for bare at gro,” siger han.

Den første konkrete opgave var alkoholfri øl. Fokus var en gruppe af små molekyler, monoterpener, som giver humlesmagen i øl.

Sotirios Kampranis er medstifter af biotekvirksomheden EvodiaBio, som nu sælger den naturlige humlearoma til en vifte af bryggerier.

”Humlearomaen har flere fortrin i forhold til dyrket humle. Miljøbelastningen og klimaaftrykket er langt lavere, og den er billigere,” siger Sotirios Kampranis.

EvodiaBios ’genopfundne’ naturlige aromaer vil desuden kunne erstatte syntetiske og ekstraherede aromaer i personlige plejeprodukter og rengøringsmidler.

3. Myceliumprodukt som midtpunkt i et måltid

Der er et ønske i samfundet om at skære ned på indtaget af kød af hensyn til klimaet. Forudsætningen er plante- og/eller svampebaserede fødevareprodukter af højere kvalitet.

Med dette afsæt har virksomheden Yeti Foods udviklet et alsidigt alternativ, der kan indgå som en central komponent i madretter.

Produktet skiller sig ud ved en god tekstur uden tilsætningsstoffer, og der er tale om hele stykker – ikke bare hakkede.

”Strukturen i vores produkt minder om kyllingebryst,” siger Tue Rasmussen, direktør i Yeti Foods.

Produktet laves ved hjælp af fermentering af en gærsvamp, som er blevet modificeret.

”Vi skruer op og ned for gærens egenskaber på molekylært niveau,” forklarer Tue Rasmussen.

Produktet er rigt på protein og kostfibre. 

Niveauet af såkaldt hæmjern og B12-vitamin er hævet, og det findes ellers kun i kød. Produktionsprocessen er relativt billig.

Efter at have fremstillet det nye fødevareprodukt i ”lille industriel skala” er næste skridt at indlede en fabriksproduktion.

Tue Rasmussen forventer, at USA bliver det første marked, fordi det går relativt hurtigt med at opnå fødevaremyndighedernes tilladelse. Senere kommer Europa.

4. Biologiske duftstoffer forstyrrer skadedyr

Biologisk bekæmpelse af skadedyr med feromoner (kemiske signalstoffer) har været kendt længe i bl.a. gartnerier og frugtplantager.

Nu har FMC-koncernen udviklet et produkt, som det er rentabelt at anvende bredt i marker med de store globale afgrøder majs og ris.

Produktet er rettet mod det invasive og meget ødelæggende skadedyr amerikansk majsugle, og det påvirker ikke bier.

Metoden tager afsæt i det feromon, som hun-
insektet udsender for at kommunikere til hannen, at hun er parat til parring. Men biosolutions-produktet forstyrrer snarere end understøtter parringen og hindrer derved fremkomsten af nye generationer.

”Vi tager gener i insektet, der laver signalstoffer, og sætter dem ind i produktionssvampe. På den måde når vi frem til de ønskede feromonmolekyler, som derefter gennemgår en kemisk behandling,” siger Ib Winckelmann, Plant Health Alliance Manager hos FMC.

Han tilføjer, at produktet kan spredes som duftskyer over marker. Det er ikke en fuld erstatning for insekticider, men det kan anvendes sammen med andre biologiske og kemiske bekæmpelsesmidler ift. skadedyr.
FMC’s feromonprodukt bliver foreløbig markedsført til store landbrug i Brasilien.

5. Mikroorganismer styrker afgrøders vækst

Der findes mikroorganismer i jorden, der henholdsvis hæmmer og gavner plantevækst.

Virksomheden Nordic Microbes har udviklet en unik teknologi, der kan opspore netop de mikroorganismer, som frigiver vigtige næringsstoffer såsom fosfat og kalium samt stimulerer rodnet og vækst. Teknologien er tilpasset lokale jordbundsforhold.

”Teknologien består i at placere en mikrobefælde i jorden, der indfanger mikroorganismer med de ønskede egenskaber,” siger Andreas Mørck Nielsen, kommunikationschef i Nordic Microbes.

Næste fase er at karakterisere og sekventere de isolerede mikroorganismer for at bekræfte deres identitet og gøre det sikkert for landmænd at anvende dem.

De udvalgte og behandlede mikroorganismer sælges i pulverform til overfladebehandling af såsæd.

Produktet bliver foreløbig brugt af flere hundrede landmænd, og Nordic Microbes indsamler data for at kunne rapportere om effekten.

”Det er biologi. Det er levende organismer, og derfor er intet garanteret. Men vores produkt reducerer generelt behovet for kunstgødning og pesticider,” siger Andreas Mørck Nielsen.

6. Kasserede fødevareprodukter bliver til smagsgivere

Kasserede fødevarer behøver ikke at blive til affald. De kan føres tilbage i forløbet og forvandles til smagsgivere i føde-
vareprodukter.

Sådan er idéen bag virksomheden Reduced, der bruger sidestrømme fra fødevaresektoren og landbruget som råmaterialer. Det er bl.a. overskydende grøntsager og sidestrømme fra forarbejdning af koldtvandsrejer.

Råmaterialerne behandles i bioreaktorer i en proces, der kaldes tør fermentering. Her vokser mikroorganismer på et fast materiale.

Efter japansk inspiration er koji-svampesporer centrale i metoden. Sporerne genererer enzymer, som er i stand til at frigive umami.

”Vi har formået at reducere forarbejdningstiden til en brøkdel. Det gør vores færdige produkter økonomisk attraktive. Desuden er produkterne uden kemiske tilsætningsstoffer,” siger direktør og medstifter Emil Munck de Voss.

Reduced-smagsgiverne sælges hovedsagelig til fødevareproducenter, som anvender dem i bl.a. plantekød, supper, saucer og færdigretter.

”Det svære i fremstillingsprocessen er at ramme noget ensartet, fordi råmaterialerne er forskellige, og vandindholdet varierer,” siger Emil Munck de Voss.