Mäsová náhrada budúcich mikróbov je dobrým zdrojom bielkovín - spektrom vedy
Strava: mikróby by mohli nakŕmiť svet
Konzumujeme ich s ranným jogurtom, s našim prílohovým šalátom alebo s chladným pšeničným pivom: Neškodné alebo dokonca užitočné baktérie a kvasinky používajú ľudia pri výrobe potravín už v staroveku. Baktérie mliečneho kvasenia okysľujú jogurt, pivovarské kvasnice premieňajú cukor z jačmenného sladu na alkohol a na povrchu listov sa vyskytujú početné mikróby. V štúdii z roku 2008 odborník na výživu Alexander Haslberger zistil, že rastliny šalátu sú kolonizované v priemere 105 laktobacilov na gram.
A sinice, tiež známe ako mikroriasy, sú už dlho súčasťou ľudskej stravy: v 16. storočí domorodci žijúci v tom čase v regióne Mexico City zbierali z jazera Texcoco mikroriasy rodu Spirulina. Aj dnes sa mikroriasy zbierajú, napríklad z Čadského jazera v strednej Afrike, kde sa mikróby sušia a konzumujú ako sušienky zvané „Dihé“.
Teraz sa tieto mikróby čoraz viac zameriavajú na výskum výživy. Pretože: Mikróby, teda baktérie, kvasinky, jednobunkové huby alebo riasy, majú vysoký obsah bielkovín až 70 percent v sušine. Pre porovnanie: hovädzie mäso poskytuje okolo 60 percent bielkovín, vajcia 50 percent. Mikrobiálny proteín sa nazýva „jednobunkový proteín“. Niektoré z mikroorganizmov tiež tvoria pre človeka cenné nenasýtené tuky (jednobunkový olej) a vitamíny, najmä vitamíny skupiny B.
Mikróby nepotrebujú veľkú ornú pôdu
Na rozdiel od výroby mäsa alebo olejnín nepotrebujú veľkú ornú pôdu, dajú sa pestovať v bio nádržiach. Tam sa rýchlo množia na všetkých druhoch odpadových materiálov, ako sú zvyšky z potravinárskeho priemyslu. Okrem toho môžu niekedy zo vzduchu viazať a odbúravať nežiaduce látky ako oxid uhličitý, dusík (z hnojiva) alebo metán (zo žalúdkov kráv).
Tieto mikróby vstupujú do hry, pretože v roku 2050 bude musieť byť asi desať miliárd obyvateľov sveta zásobených dostatkom potravy. To sa nedá dosiahnuť v súčasnom poľnohospodárstve, ktoré sa vyznačuje najmä veľkým množstvom živočíšnych bielkovín, ale aj palmového oleja. Koniec koncov, spotreba pôdy na pestovanie krmiva pre zvieratá je obrovská. Okrem toho existujú straty dusíka, emisie skleníkových plynov, veľká spotreba vody a strata biodiverzity. Poľnohospodárstvo je zodpovedné za asi 25 percent emisií skleníkových plynov a 70 percent spotreby sladkej vody.
Niektorí vedci, ako napríklad Tomas Linder, mikrobiológ na švédskej univerzite v Uppsale, sa domnievajú, že mikróby môžu prispieť k väčšej udržateľnosti potravín. V podkladovom dokumente z roku 2017 („Biohospodárstvo pre udržateľné zásobovanie bielkovinami“) Rada pre biohospodárstvo uvádza okrem strukovín a mäsa in vitro aj zoznam mikrobiálnych bielkovín. Existujú dva varianty: Na jednej strane sa mikróby používajú ako výrobné stroje a podporuje sa v nich, aby produkovali bielkoviny alebo tuk vo väčšom množstve. Samotné mikróby by sa nejedli. Takto si myslí americký start-up „Perfect Day“, ktorý produkuje mlieko bez toho, aby pochádzalo z kravy. Kvasinky produkujú mliečne bielkoviny kazeín a srvátkový proteín.
Na druhej strane môžete mikrobiálne bunky zbierať a jesť sami. Podľa rady pre biohospodárstvo sú bielkoviny vysoko kvalitné, pretože majú dobré aminokyselinové zloženie podobné zloženiu živočíšnych bielkovín. Bunky však obsahujú veľa nukleových kyselín, čo je pre človeka nezdravé, pretože zvyšujú hladinu kyseliny močovej v krvi, a tým aj riziko dny. Preto sa musí najskôr zahriať mikrobiálna hmota, čím sa bunky usmrtia. Potom sa to celé zomelie, aby sa zabezpečila stráviteľnosť bunkových stien.
Mikrobiálne náhrady mäsa, ktoré sú už na trhu
V skutočnosti už na trhu existuje náhrada mäsa vyrobená z mikróbov. Mycélium huby Fusarium venenatum sa spracováva s vaječným a zemiakovým škrobom a je dostupné pod menom »Quorn«. Poskytuje bielkoviny, vlákninu a trochu tuku.
Keď sú potraviny produkované mikroorganizmami, je potrebné brať do úvahy aj zdravotné riziká: „Patria sem alergény alebo toxíny, ktoré môžu vzniknúť pri výrobe,“ hovorí Linder. Napríklad niektoré mikróby, ako napríklad plesňové nite a mikroriasy, môžu vytvárať vysoko účinné toxíny. Postihnuté sú najmä mikroriasy, ktoré sa pestujú na otvorených rybníkoch. „Výrobné procesy musia byť preto dôsledne sledované,“ tvrdí mikrobiológ.
V závislosti od typu mikróbov by výrobné zariadenie vyzeralo takto: Pestovanie takzvaných „heterotrofných“ mikróbov, ktoré nedokážu fixovať CO2 zo vzduchu, si vyžaduje napríklad organické substráty. „Ak tieto substráty pochádzajú z rastlín, potenciál úspor z hľadiska využitia pôdy by nebol taký veľký,“ hovorí Linder. Alternatívou by mohli byť nové technológie fixácie CO2 zo vzduchu na získanie živín, ako je metán, metanol, kyselina mravčia alebo kyselina octová.
Viac bielkovín, menšia spotreba zdrojov
O tom, že mikróby majú stále výhody, pokiaľ ide o využitie pôdy, možno odvodiť z továrne na kŕmenie zvierat prevádzkovanej v Anglicku až do 80. rokov. Baktéria, ktorá tu slúžila poľnohospodárskemu sektoru, bola Methylophilus metylotrophus. Reaktor by dodával štyri až päť megaton suchého proteínu z mikróbov na hektár. Výnos úrody rovnakého sójového poľa je iba 3,3 tony bielkovín fazule. Podľa štúdií o hodnotení životného cyklu, ktoré uskutočnil Sergiy Smetana, vedec z Nemeckého inštitútu pre potravinárske technológie, z rokov 2015 a 2018 produkcia mykoproteínu funguje lepšie ako živočíšne alternatívy, pokiaľ ide o spotrebu ornej pôdy a sladkej vody.
Ostatné mikroorganizmy, ako napríklad sinice, sú naopak schopné fotosyntézy a „autotroficky“ sa zásobujú CO2. Väčšinou sa však pestujú vo veľkých rybníkoch, a preto tiež zaberajú cenný priestor. Vedci Timo Schmidt a Michael Lakatos z univerzity v Kaiserlauterne to chcú napraviť. Vo svojom projekte „Biofilm novej generácie“ sa v súčasnosti snažia pestovať mikroriasy na fasádach domov, a tak sa zaobísť bez ornej pôdy, ako nedávno informoval „Süddeutsche Zeitung“. Obyvatelia potom mohli tieto zberať a jesť. Prvý výsledok: fasádne kultúry spotrebujú o 90 percent menej vody a o 40 percent menej energie ako vodné bioreaktory. Vedci vyvinuli „mini továrne“, ktoré sú podobné radiátorom na uteráky a dajú sa inštalovať ako fasádne prvky. Timo Schmidt však pripúšťa: „Systémy existujú, ale zatiaľ nefungujú ekonomicky.“
Ďalším problémom, ktorý vzniká pri produkcii „jednobunkového proteínu“: Musí byť tiež k dispozícii dusík, pretože iba pár jednobunkových organizmov ho dokáže fixovať zo vzduchu. Dánsky výskumný projekt jednoducho využíva odpadovú vodu z čistiarní odpadových vôd na výrobu proteínového prášku, ktorý okrem dusíka poskytuje dostatok fosforu. Ako zdroj uhlíka slúži bioplyn z domáceho odpadu.
Energetická bilancia je stále takmer rovnaká ako u bravčového mäsa
Zatiaľ sú však všetky výrobné systémy energeticky náročné, a teda nemusia byť nevyhnutne lepšie pre klímu. Mikrobiálne bielkoviny vypadávajú dosť zle s ekvivalentom 5,8 kilogramu CO2. Pre porovnanie: výroba bravčového mäsa má stopu CO2 od 4 do 6 kilogramov. Willy Verstraete, mikrobiológ na univerzite v Gente, sa však domnieva, že obnoviteľné energie, ako je bioplyn, slnečná alebo veterná energia, by znížili túto hodnotu na 1,7 kilogramu ekvivalentu CO2.
Výroba palmového oleja je problematická aj z hľadiska životného prostredia. Aj tu sa s mikróbmi obchoduje ako s nositeľmi nádeje: vedci pod vedením Chrisa Chucka z University of Bath skúmajú kvasinky Metschnikowia pulcherrima. Spravidla kolonizuje všetky druhy ovocia, ako sú hrozno alebo čerešne, ale aj kvety. Môže však rásť aj na makroriasach, ktoré nie sú človekom požiteľné, alebo jednoducho na odpadoch, ako sú drevný odpad alebo organický odpad. V závislosti od poddruhu tvoria droždie hustý olej, ktorý je podobný oleju palmy olejnej.
Futurológovia tiež predpovedajú, že raz budú hrať dôležitú úlohu mikróby. Napríklad americký think tank RethinkX predpovedal pre rok 2030, že klasický mäsový a mliekarenský priemysel bude musieť počítať s veľkými finančnými stratami, pretože rastlinné alebo mikrobiologické potraviny získajú obrovský podiel na trhu.
Spotrebiteľ ako problém
Pretože je však známe, že spotrebitelia sú citliví, pokiaľ ide o inovácie v stravovaní, ako je mäso in vitro alebo hmyz, mikrobiálny proteín sa pravdepodobne najskôr vo väčšom rozsahu použije v priemysle krmív, domnieva sa švédsky výskumník Linder. V akvakultúre tilapie môže asi 30 percent bielkovín pochádzať zo spiruliny bez toho, aby to ovplyvnilo rast a zdravie rýb alebo zmenilo farbu a chuť ich mäsa.
Ošípané, kurčatá alebo ryby môžu tolerovať Methylococcus capsulatus aj ako bielkovinovú prísadu. Vedci z Postupimského inštitútu pre výskum vplyvu na podnebie v roku 2018 vypočítali dôsledky získania 10 až 19 percent krmiva pre zvieratá potrebné na celom svete z mikróbov do roku 2050: To by viedlo k úsporám o šesť percent pri využívaní pôdy, o osem percent pri stratách dusíka a o sedem percent menej emisií skleníkových plynov.
Navrhovatelia takzvanej syntetickej biológie už myslia o krok ďalej: S mikróbmi sa dá veľmi ľahko manipulovať pomocou genetického inžinierstva. Môžu byť programované tak, aby netvorili nežiaduce látky. Napríklad je možné vyrábať mlieko bez laktózy alebo zvýšiť produkciu požadovaných látok v malých továrňach, napríklad s cieľom získať viac nenasýtených mastných kyselín namiesto nasýtených, ktoré sa primárne nachádzajú v potravinách pre zvieratá. Podľa začínajúcej americkej spoločnosti New Harvest by bunkové poľnohospodárstvo mohlo v budúcnosti dokonca produkovať vlnu, kožu alebo drevo. A riasový olej vyrobený v Bath sa mohol použiť aj ako základná látka pre kozmetiku a čistiace prostriedky alebo ako bionafta.