Mælk fra laboratoriet hjælper i klimakampen

Hør webinar om mælk 2.0 den 9. februar

Den globale mælkeproduktion er en væsentlig faktor i forhold til den menneskeskabte globale opvarmning. Ifølge en rapport, som er udarbejdet for FN’s landbrugsorganisation, FAO, står køer og andre husdyr for cirka 14 pct. af den globale udledning af drivhusgasser.

De kraftige drivhusgasser metan og – sekundært – lattergas giver anledning til størst bekymring. Metan fremkommer, når kvæg og andre drøvtyggere bøvser og prutter. Lattergas stammer fra afføringen. Mælkeproduktion giver desuden miljøskader som fx forurening af vandmiljø.

Mulighederne for at mindske metanudslippet består i at mindske kød- og mælkeproduktion plus ændre i foder til kvæg samt begrænse madspild. Men i stedet for at falde er produktionen af mælk i verden steget – næsten 50 pct. mellem år 2000 og 2020.

Det tilskynder til bestræbelser på at udvikle efterligninger af komælk, der gør malkekvæg så godt som overflødige i processen, fordi den foregår i laboratorier og vha. bioteknologi.

Flere iværksættervirksomheder rundt om på kloden arbejder på at skabe kopier af mælk. En af virksomhederne er israelske Remilk, som vil opføre verdens største produktionsanlæg af sin art i Kalundborg.

Og produkterne findes allerede i detailhandlen i USA, men der går nogle år, før de er i europæiske butikker. Flere forskningsinstitutioner har også sat fokus på ’mælk-uden-køer’, som metoden populært kaldes.

Indeholder rigtigt mælkeprotein

The Good Food Institute er en uafhængig tænketank, der ønsker at fremme plante- og cellebaserede alternativer til animalske fødevarer.

Seren Kell er videnskabs- og teknologiansvarlig på instituttets kontor i Europa. Hun forklarer, at det er ”cool fødevarevidenskab”, der udføres for at udvikle mælk, der er så godt som identisk med komælk.

”Den nye mælk har det afgørende fortrin, at hovedelementet er rigtigt mælkeprotein. Produktet har derfor bedre chancer for en bred accept blandt forbrugere end de plantebaserede drikke, som har opnået en vis popularitet,” siger Seren Kell med henvisning til fx havre-, soja- og risdrik.

En frisk opgørelse fra detailhandelskoncernen Coop viser, at ganske vist har salget af plantebaserede drikke høje vækstrater i Danmark, men i sammenligning med forbruget af komælksprodukter udgør plantedrikkene kun lidt over fire pct.

”Plantedrikke er ikke nået op på siden af komælk mht. smag, som nogle mennesker har det fint med eller foretrækker, mens andre er knap så begejstrede,” siger Seren Kell.

Hertil kommer aspekter som næringsindhold og funktionalitet, hvor plantedrikke i forskellig grad er ufuldstændige.

Over 90 pct. lavere klimaaftryk

Når det gælder klima og miljø, er plantedrikke at foretrække som alternativ til komælk, men der kan være problemer med fx sojadrik ift. rydning af regnskov og med mandelmælk ift. vandforbrug.

Laboratoriemælk er i særklasse, fordi den har et uhyre beskedent aftryk på klima og miljø, påpeger Seren Kell fra The Good Food Institute.

WSP, som med hovedkontor i Canada er verdens førende konsulentfirma inden for miljø og bæredygtighed, har på bestilling gennemført en livscyklusanalyse af et syntetisk fremstillet valleprotein, der er et centralt mælkeprotein:

Udledningen af drivhusgasser fra laboratorievalleprotein er 91-97 pct. lavere end emissionen fra proteinindholdet i komælk.

Vandforbruget er desuden 97-99 pct. lavere. En separat beregning viser, at det krævede jordareal er 99 pct. lavere.

To foretrukne metoder

Blandt virksomheder og forskere er to metoder særligt benyttet til at udvikle ’mælk-uden-køer’. Det er henholdsvis præcisionsfermentering med henblik på at nå frem til et centralt mælkeprotein samt videreudvikling af mælkekirtelceller til et mælkesekret.

Kasper Hettinga er lektor i mejeriprodukters biokemi på Wageningen Universitet i Holland og beskriver vejen til de to typer mælkeefterligninger:

1. Præcisionsfermentering (figur 1) begynder med en syntetisk udformning af et gen, der er identisk med det gen hos en ko, der får koen til at danne et bestemt mælkeprotein. Der er ikke taget noget ud af en ko til formålet.

Gener, der således svarer til ko-gener, introduceres i en mikrobe, som kan være en bakterie eller gær. Mikroben sikres næring, der får den til at producere og forhåbentlig udskille de kodede komælksproteiner, som kan være valle eller kasein.

Tilbage står opgaven med at afdække funktionelle egenskaber i forhold til de udtrykte proteiners egenskaber og undersøge, om de matcher koens.

2. Produktion af cellebaseret mælk (figur 2) begynder med at udtage mælkekirtelceller fra yvervæv på en ko. Et enkelt yver kan levere celler til mange forsøg. Måske bliver mælkekirtelceller direkte fra mælken også en mulighed.

Cellerne isoleres, og de anbringes i et vækstmedie i en bioreaktor og vokser. På et givet tidspunkt begynder cellerne at danne tredimensionelle strukturer, bl.a. som reaktion på tilsætning af hormoner. Disse strukturer kendes fra naturlige sammenhænge.

Processen skal lede til, at disse mælkesyntetiserende celler begynder at producere et mælkesekret, som kan høstes og derpå oprenses.

Fordele og ulemper ved begge metoder

”Den store fordel ved præcisionsfermentering er, at det er nemt at dyrke disse mælkeproteiner på billige substrater. Udfordringen er at vælge de rette mikrober til processen og at skabe de optimale betingelser til at opnå et højt udbytte. Der ligger også en udfordring i at fremstille og dosere de andre bestanddele, der er med til at kendetegne komælk. Det er andre proteiner, men også vitaminer og mineraler,” forklarer Kasper Hettinga.

”Den cellebaserede mælk udmærker sig ved, at det i princippet er muligt at producere samtlige mælkebestanddele. Men dyrkningen sker i en bioreaktor og er kompliceret. Der skal anvendes substrater af høj kvalitet for at hjælpe mælkekirtelcellerne til at vokse,” siger han.

”Der er desuden en bæredygtighedsproblematik ved den cellebaserede mælk. For ligesom det er tilfældet med dyrkede kødceller for at fremstille kunstigt kød, er der et meget højt energiforbrug som led i processen,” påpeger Kasper Hettinga fra Wageningen Universitet.

Kalundborg indgår i langsigtet strategi

Den israelske virksomhed Remilk har en langsigtet strategi, som indebærer, at der skal opføres et industrianlæg i Kalundborg. Det skal fremstille et mælkeprotein vha. præcisionsfermentering.

Anlægsarbejdet blev dog tidligt i år udsat midlertidigt, fordi Remilk opnåede produktionskapacitet på et eksisterende anlæg i Vesteuropa. Dette skifte gør det muligt at skalere produktionen hurtigere op, og der er færre omkostninger på kort sigt.

Remilk har valgt gær til fermenteringen af mælkeproteiner, og den patenterede proces bygger videre på kendt teknologi om fermentering. Remilk producerer et proteinpulver, der er identisk med et centralt mælkeprotein fra komælk. Det er Remilks hensigt at udbygge med flere mælkeproteiner.

I laboratoriet er det lykkedes at udvikle mælk, som har samme egenskaber som komælk. Remilk har gennemført en test, der viser, at et testpanel ikke kunne skelne Remilk-produkter fra traditionelle mejeriprodukter.

Og Remilks produkter er fri for bl.a. væksthormoner og antibiotika, som kan være en bekymring ved komælk.

Kalundborg-planen er ifølge Remilk kun sat på pause. Det er stadig hensigten at opbygge en egen, stor og ’skræddersyet’ produktionsfacilitet, og Kalundborg står fortsat centralt i denne strategi.

Valget af Kalundborg som base skyldes, at der her er en klynge af bioteknologisk viden. Danmark har meget erfaring med fermentering, dansk arbejdskraft er veluddannet, og der sker en fuld udnyttelse af virksomhedernes vand-, energi- og materialestrømme i industrisamarbejdet Kalundborg Symbiose.

Remilk håber med sit mælkeprotein at kunne indgå samarbejde med giganter inden for mejeriprodukter, da de har et stærkt brand, kendskab til forbrugerpræferencer og et veludbygget distributionsnetværk. Det er dem, der skal udvikle de specifikke produkter.

Ny mælk er ude i detailhandelen

Amerikanske Perfect Day er en anden iværksættervirksomhed, der bruger præcisionsfermentering. Mens Remilk anvender gær til produktionen, foregår processen hos Perfect Day på basis af mikroflora og resulterer i valleprotein, som fødevareproducenter kan bruge til at fremstille mælk, ost, yoghurt og is. Der findes femten produkter nu.

Perfect Day har bl.a. et samarbejde med en virksomhed, som i fjor sendte verdens første syntetisk fremstillede mælk, Betterland Milk, ud i detailhandelen i USA.

”Vores protein muliggør helt kompromisløse produkter med smag, tekstur og næringsindhold som svarer til traditionelle mejeriprodukter,” siger Nicki Briggs, vicepræsident for virksomhedskommunikation hos Perfect Day.

Betterland Milk-mælkeprodukterne koster tre-fem gange mere end komælksprodukter. Nicki Briggs oplyser, at der er en ”utrolig interesse” for grønnere produkter hos forbrugere og producenter af færdige fødevarer. Prisen forventes ifølge Perfect Day at kunne falde til et leje på niveau med traditionelle mælkeprodukter, når produktionen kommer op i stor skala.

Projekter med celledyrkning

Blandt de andre startupvirksomheder er Opalia i Canada og TurtleTree i Singapore. Begge har eksperimenteret med cellebaseret mælk.

Opalia fremhæver en formåen til at fremstille et alternativ til mælk, der indeholder alle funktionelle komponenter i mælk, heriblandt to valleproteiner og fire kaseinproteiner samt mælkefedt.

Desuden er det lykkedes Opalia at eliminere behovet for et serum fra kalvefostre, der generelt anvendes til en syntetisk cellevækst. I stedet bruger Opalia et ikke-animalsk vækstsubstrat, som tilmed er billigere.

Der kan gå flere år, før der kommer færdige produkter på markedet, da processen skal forfines.

TurtleTree er ved at bygge et forsknings- og udviklingscenter ved Sacramento i Californien. Virksomheden oplyser, at den har gjort sig erfaringer med cellebaseret mælk og nu er skiftet til præcisionsfermenteret mælk og fremstiller et næringsrigt bioaktivt stof, som også findes i komælk. Dette protein hedder lactoferrin.

Smag er helt afgørende

Seren Kell fra The Good Food Institute mener, at det bliver helt afgørende, om den nye mælk smager, fornemmes og opfører sig som komælk. Rimelig pris og tilgængelighed i supermarkeder mv. er også vigtige faktorer.

Seren Kell opfordrer regeringer til at gå ind med støtte til forskning og udvikling på området. Klimahensynet gør det bydende nødvendigt at sætte fart på.

”Det er et offentligt gode, hvis det lykkes at reducere udledningen af klimagasser markant ved at skifte fra komælk til den nye mælk. Markedet kan ikke drive omstillingen alene. Se bare på historien om vindenergi,” siger Seren Kell.