Mikroorganismer skaber via CRISPR et alternativ til mælkepulver

Niels Kristian Sørensen har med egne ord "mælk i årerne".

I mere end tre årtier har den uddannede mejeriingeniør haft hænderne dybt begravet i mikroskopiske mælkesyrebakterier og enzymer, og han har udviklet nye ingredienser og applikationer til fødevareindustrien for Chr. Hansen og Arla.

I 2016 blev han discoverychef for amerikanske FMC's europæiske innovationscenter i Hørsholm. Og det blev lidt af en øjenåbner.

”Mit job bestod bl.a. i at undersøge, hvordan man kan mindske brugen af pesticider til at holde planter sunde vha. grønne løsninger udviklet gennem mikrobiologi og fermentering. Og det inspirerede mig til at finde nye, bæredygtige alternativer til mejeriprodukter,” fortæller han.

Stort behov for grønne alternativer til mejeriprodukter

Herhjemme udleder landbruget ca. 10,6 mio. ton CO2e årligt, hvilket svarer til 22 pct. af Danmarks samlede udledning.

En af de største klimasyndere i landbruget er malkekoen, der udleder den potente drivhusgas metan, når den bøvser og prutter.

Ifølge en rapport udarbejdet for FN’s landbrugsorganisation, FAO, står køer og andre husdyr for cirka 14 pct. af den globale udledning af drivhusgasser.

Med en forventet vækst i verdensbefolkningen på vej mod 10 mia. mennesker er der i den grad behov for at finde alternative teknologier.

Det er utopi at forestille sig, at vi kan hæve den animalske fødevareproduktion i samme takt, mener Niels Kristian Sørensen.

”Jeg elsker mælk og ost, men hvis vi skal gå en grønnere fremtid i møde, er vi nødt til at finde alternativer til klassiske mejeriprodukter,” siger han.

Svampe og landbrugsaffald producerer mælkeprotein 

Virksomheder i hele verden arbejder ihærdigt på at udvikle såkaldte biosolutionsprodukter i højteknologiske laboratorier.

Ved at udnytte enzymer, mikroorganismer og bakteriekulturer kan biosolutions-virksomheder udvikle efterligninger af mejeriprodukter, som aldrig har været i nærheden af et yver. 

I 2022 sluttede Niels Kristian Sørensen sig til den underskov af små biosolutions-startupvirksomheder, der skyder op i Danmark i disse år.

Han er medstifter af biosolutionsvirksomheden ProteinFrontiers, der ønsker at producere mælkeproteiner vha. præcisionsfermentering.

I ProteinFrontiers tilfælde testes lige nu sidestrømmene fra virksomhederne Nordic Sugar og Harboe i form af hhv. melasse og gærfløde.

Ved hjælp af genredigeringsværktøjet CRISPR-Cas9 kan Niels Kristian Sørensen og hans kolleger skære i mikroorganismernes arvegods og skabe individuelle mælkeproteiner (fx beta-lactoglobulin og β-kasein) og indsætte dem i en svamp – en såkaldt værtsorganisme.

Den manipulerede værtsorganisme vokser efterfølgende under kontrollerede forhold i en fermenteringstank i et laboratorium.

Mælkeproduktion uden ko er ikke kunstig

”Jeg er ikke så glad for udtrykket ’kunstig mælk’. For vi producerer jo sådan set det samme protein, men det har bare ikke været i nærheden af en ko,” siger Niels Kristian Sørensen og uddyber:

”Det er ikke flydende mælk, der kommer ud af fermenteringstanken. Væsken fra fermenteringen bliver opkoncentreret og oprenset til et mælkeproteinpulver, der i udseende minder lidt om modermælkserstatning. Vi kommer altså ikke til at erstatte den flydende mælk, men i stedet frembringes proteinbyggesten, der kan indgå i en række fødevarer, som i dag indeholder mælkeingredienser. Og kan vi tage koen ud af den ligning, har vi allerede givet et væsentligt bidrag til reduktionen af drivhusgasser.”

Præcisionsfermentering er en metode, hvor man bruger mikroorganismer til at producere specifikke funktionelle ingredienser.

ProteinFrontiers mål er at muliggøre produktion af mælkepulver, som kan bruges i ingredienser i fødevareindustrien vha. præcisionsfermentering baseret på upcyclede side- og reststrømme.

Processen foregår ved at udnytte såkaldte sidestrømme fra landbrugsproduktionen til at skabe et grønt alternativ til mælkepulveret, som normalt produceres ud fra komælk.

Sidestrømme er et overskudsprodukt fra anden produktion, der ellers ville være gået til spilde eller kun i ringere grad blive udnyttet i fx foder eller afgasset i biogasanlæg.

Nyt fermenteringsanlæg skal hjælpe i mål

Arbejdet med at teste og udvikle biosolutionsprodukterne foregår i Teknologisk Instituts laboratorie, som virksomheden har lejet sig ind i. Og de faciliteter har været vigtige, forklarer Niels Kristian Sørensen.

”En af de helt store udfordringer med biosolutions herhjemme er at gå fra idé til færdigt produkt. Hvis produktet ikke kan testes af i laboratorier og dernæst skaleres op til industriskala, kommer det aldrig til at se butikshylderne,” siger han.

Indtil nu har Niels Kristian Sørensen og hans fire medejere af ProteinFrontiers kun arbejdet med deres innovative præcisionsfermenteringsprocesser i lille laboratorieskala.

Næste trin vil være at teste fermenteringsprocessen af i tanke med en liter.

Skal ProteinFrontiers biosolutionsproces blive en reel alternativ vej for fremstillingen af mælkeproteiner i fødevareprodukter, er virksomheden nødt til at teste, at deres grønne alternativ også fungerer i industriskala i fermenteringstanke på flere hundrede liter.

Det sidste skridt i biosolutionsproduktets udviklingstrin håber Niels Kristian Sørensen at tage, når Teknologisk Institut efter planen åbner et nyt pilottestanlæg ved udgangen af 2023. Her vil være fermenteringstanke på 200 liter til rådighed.

”Håbet er, at vi senere i år får fondsstøtte til bl.a. at komme op i skala og bruge tanke på flere hundrede liter, som simulerer den proces, der sker i industriskala,” siger han og fortsætter:

”Biosolutions er i en rivende udvikling, og vi nyder at være med på den rejse. Jeg er overbevist om, at vi i næste etape kan tage vores produkt videre til det næste niveau.”