Will butter yeast replace unsustainable sources of fat

Ще заменят ли маслените дрожди неустойчивите източници на мазнини

Що е то микробно масло, как се произвежда и има ли потенциала да замени конвенционалните мазнини в биогоривата, фуражите и храните?

Според своя произход мазнините могат да бъдат категоризирани в три групи: животински, растителни и микробни. Първите две категории са добре познати благодарение на разнообразните им приложения в храните, фуражите и биогоривата. От своя страна микробните мазнини са далеч не толкова популярна алтернатива.

Какви са предизвикателствата и какви са перспективите пред производството на микробни мазнини за нуждите на изброените три сектора?

Как се произвеждат Как се произвеждат микробни мазнини? микробни мазнини?

По своята същност микробната мазнина представлява масло, произвеждано от микроорганизми. Въпросните микроорганизми могат да бъдат дрожди, микроводорасли или различни разновидности на гъби или бактерии, обяснява Хана Карлсон Потер, изследовател от Шведския университет за селскостопански науки в Департамента за енергия и технологии в Упсала. „Ако са способни да акумулират 20% от клетъчното си тегло във вид на мазнини, те се наричат маслени микроорганизми“, разясни изследователката по време на проведен наскоро форум, координиран от Оксфордския университет, Шведския университет за селскостопански науки и Университета Вагенинген.

Ако спрем вниманието специално върху маслените дрожди, следва да отбележим, че за своя растеж микроорганизмите се нуждаят от въглехидрати – или захари. В този смисъл към потенциалните източници на маслени дрожди могат да бъдат причислени остатъците от реколтирани растителни култури или такива от горското стопанство, включително дървесина.

Дрождите – както ни беше обяснено – могат също така да използват органични киселини и ароматни съединения, освобождавани при разграждането съответно на хемицелулозата и лигнина, в качеството на източници на въглерод, с цел акумулиране на липиди. „Повечето маслени дрожди се нуждаят от захар, за да растат... но средата за тяхното развитие трябва да бъде предварително третирана така, че захарите да се намират в разтвор... След това отглеждате дрождите в резервоари за период от около три до пет дни. Те растат бързо, което е и едно от предимствата на дрождите в сравнение например с водораслите.“

Като общовалидно правило дрождите акумулират мазнини в условия на „ограничена хранителност“, или с други думи, докато съдържанието на захар трябва да бъде високо, това на хранителни вещества е необходимо да е ниско. Мазнините ще „бълбукат“ в клетките на дрождите, докато клетъчната стена бъде разрушена и маслото освободено.

Процесът генерира страничен поток под

формата на „субпродукт от дрождена биомаса“, който по думите на изследователката съдържа „мъничко“ протеин. „Налице е известен потенциал за приложение в животинските фуражи“, допълни тя.

Производствен потенциал Производствен потенциал и предизвикателства пред и предизвикателства пред устойчивостта устойчивостта

На теория маслените дрожди имат потенциал да генерират 0,32 грама липиди от един грам глюкоза. На практика този добив възлиза на около 0,2 грама липиди на грам захар, тъй като дрождите се нуждаят от захарта и за други свои функции, например при изграждането на клетъчната им стена.

Това означава, че от един тон сухо вещество от лигноцелулозна биомаса, да речем слама, могат да бъдат получени 124 кг масло. Енергийните горски култури също осигуряват високи добиви – от порядъка на 104 кг масло, произведено от един тон сухо вещество.

Резултатите при палмовото масло също са изключително обещаващи: растителното масло с най-висока консумация в света демонстрира впечатляващ добив от около четири тона масло от хектар. Този висок добив обаче си има цена: производството на палмово масло е сред водещите причини за обезлесяването в някои от характеризиращите се с най-голямо биоразнообразие гори на планетата.

Производството на маслени дрожди води със себе си някои собствени предизвикателства по отношение на устойчивостта, признава изследователката. На първо място устойчивото производство зависи от използваната биомаса.

Когато се разчита на остатъци от растителни култури, реколтирането трябва да бъде ограничено така, че почвата да запази своя органичен въглерод. „Подходът с влагането на остатъци от растителни култури среща множество въпроси, предизвикани от риска почвата да изгуби целия си въглерод“.

Друго предизвикателство, свързано с устойчивостта, се корени в количеството енергия, необходимо за освобождаването на захарите от биомасата. „Когато се стигне до освобождаването на захарите, според някои експерти процесът изисква много енергия, така че е нужно да се гарантира неговата ефикасност –коментира Карлсон Потер. – Същевременно обаче процесът е аеробен, което означава, че трябва да вкарате въздух във ферментационните резервоари. Това също предполага влагането на голямо количество енергия и тук отново опираме до проблема с ефикасността, чието разрешаване би направило целия процес реално ползотворен.“

Изследователката подчерта също така, че е необходимо да бъде разработен „добър“ метод за екстракция на липидите, който не разчита на хексан – субстанция, „проблематична“ по ред причини. Хроничното продължително излагане на хексан във въздуха се свързва с развиване на полиневропатия при хората. „Не на последно място, от комплексна, системна перспектива, би било добре да намерим приложение на богатите на протеин странични продукти, които биха могли да бъдат от полза за други технологии. Това е важно и от чисто икономическа гледна точка.“

Маслените дрожди се отглеждат в резервоари за период от три до пет дни. GettyImages/Reptile8488

Маслени дрожди за храна, Маслени дрожди за храна, фураж и биогориво? фураж и биогориво?

Съставът на мастните киселини в маслените дрожди варира в зависимост от конкретния щам и от източника на въглерод. Други фактори, способни да окажат влияние върху този състав, са условията на растежа, например температурата и биореактора.

Като цяло обаче много от дрождите са способни да произведат масла с качества, сходни с тези на растителните масла.

Понастоящем маслото от дрожди се използва преди всичко в животинските фуражи и поконкретно – като съставка на храната за риби.

Приложението му като храна за човешка консумация е крайно ограничено и се наблюдава главно при форсмажорни обстоятелства: липидите от дрожди са били използвани като заместител на растителното масло в Германия по време на двете световни войни. 

Разбира се, ползването на микроорганизми за производство на храна не е нещо ново. „Ние отдавна използваме хлебна мая в редица процеси, като например правенето на хляб и бира, а също и в производството на биоетанол“, припомни изследователката.

В Европа редица щамове маслени дрожди все още не са получили одобрение за комерсиализация в качеството на ядивни мазнини. Съществуват ли свързани с хранителната безопасност проблеми, с които отрасълът би следвало да бъде запознат, преди да предприеме такова производство?

Според Карлсон Потер отговорът на този въпрос зависи от субстрата, използван за отглеждане на клетките. „Ако в субстрата има нещо, каквото и да било, което ние не желаем да е там, значи имаме повод за притеснение.“ Данните от тестовете на Университета в Упсала обаче сочат, че концентрацията на органични замърсители в маслото от дрожди е „далеч под“ границите, установени с европейското законодателство.

Друг фактор е използваният разтворител, и по-конкретно – дали е одобрен за човешка консумация. И разбира се, дали конкретният микроорганизъм е бил генетично модифициран. „В някои региони на света това, дали дрождите са генетично модифицирани или не, е от значение. Макар някои дрожди все още да не са генетично модифицирани, по тяхната модификация вече се работи.“

Изследователката подчерта, че за момента самата тя не работи с генетично модифицирани организми: „Дрождите акумулират големи количества липиди и без каквато и да било молекулярна манипулация.“

Маслените дрожди могат да заменят част от палмовото масло, използвано в биогоривата.

Освен това маслените дрожди имат потенциала да заменят поне част от палмовото масло, използвано в биогоривата, смята изследователката.

Устойчива алтернатива на Устойчива алтернатива на палмовото и кокосовото палмовото и кокосовото масло? масло?

Стартъпите в областта на хранителните технологии вече долавят потенциала на маслените дрожди в качеството им на съставка, допринасяща за съдържанието на мазнини във формулите на храните.

Нидерландската компания Cultivated Biosciences например храни дрождите със странични потоци от земеделието с цел направата на алтернативна „високомаслена сметана“, която според екипа може да бъде използвана по „начин, изключително сходен“ с приложението на конвенционалния продукт.

Оползотворяването на маслото от дрожди по този начин носи редица предимства както от хранителна гледна точка, така и по отношение на устойчивостта, коментира през миналата година главният изпълнителен директор на Cultivated Biosciences Томас Турнер . „В нашите мазнини няма холестерол и ние имаме възможността да настройваме нивото на наситеност в зависимост от продукта. Така при някои изделия ще можем да гарантираме по-ниско равнище на наситеност в сравнение както с млечните артикули на животинска основа, така и с алтернативите на база кокосово и палмово масло.“

От гледна точка на устойчивостта, една проста съпоставка с конвенционалната сметана сочи, че алтернативата на Cultivated Biosciences генерира 70-80 пъти по-малко емисии на въглероден диоксид. Решението на стартъпа демонстрира също така по-нисък воден отпечатък.

Турнер работи с редица щамове дрожди и е убеден, че мазнината на неговата компания ще бъде класифицирана като новаторска храна. В това си качество тя ще трябва да премине по-строга процедура на регулаторно одобрение.

По https://www.foodnavigator.com/