«Κρέας από φύκια»: πώς τα μικροφύκη και η σόγια γίνονται οι μελλοντικές κοτολέτες

Σε ποιον μπορούμε να εμπιστευτούμε τη νέα πρωτεΐνη για τον πλανήτη-τηγάνι; Ο επιστήμονας υλικών Stefan Guldin (TUM/TUMCREATE, έργο Proteins4Singapore) παρουσιάζει μια ασυνήθιστη απάντηση: μικροφύκη + σόγια. Σε πρόσφατο άρθρο του στο Nature, εξηγεί πώς οι πρώτες ύλες λαμβάνονται από μονοκυτταρικές καλλιέργειες με 60-70% πρωτεΐνη και στη συνέχεια «ρυθμίζονται» η αυτοσυναρμολόγησή τους και η υφή τους για να μιμούνται το «κρεατικό» δάγκωμα και τη ζουμερότητα. Το πλαίσιο είναι ο στόχος «30 επί 30» της Σιγκαπούρης: να παράγει το 30% των τροφίμων τοπικά έως το 2030 σε ένα περιβάλλον με λιγοστή γη, όπου οι συμπαγείς βιοαντιδραστήρες φυκιών φαίνονται ιδιαίτερα λογικοί.

Ιστορικό της μελέτης

Οι εναλλακτικές πηγές πρωτεΐνης δεν είναι μια μοντέρνα ιδιοτροπία, αλλά μια απάντηση σε πολλά σημεία συμφόρησης ταυτόχρονα: αύξηση του πληθυσμού, κλιματικοί περιορισμοί, έλλειψη γης και νερού, και σε ορισμένες μεγαλουπόλεις, η ευπάθεια των αλυσίδων εφοδιασμού που εξαρτώνται από τις εισαγωγές. Η Σιγκαπούρη είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα: η χώρα εισάγει το μεγαλύτερο μέρος των τροφίμων της και έχει θέσει έναν στόχο «30x30» - να παράγει το 30% της διατροφής της εγχώρια έως το 2030. Σε μια τέτοια γεωγραφία, οι συμπαγείς βιοαντιδραστήρες και οι κλειστοί φωτοβιοαντιδραστήρες με μικροφύκη είναι λογικοί: δεν απαιτούν σχεδόν καθόλου έδαφος, λειτουργούν όλο το χρόνο και είναι κλιμακώσιμοι «ανά πόλη» και όχι «ανά εκτάριο».

Τα μικροφύκη παρουσιάζουν ενδιαφέρον όχι μόνο για την «κάθετη» παραγωγή τους. Ορισμένα στελέχη ( Chlorella, Nannochloropsis, Arthrospira/«σπιρουλίνα» ) παρέχουν 50-70% πρωτεΐνη σε ξηρά ουσία, ενώ η πρωτεΐνη συνοδεύεται από πολυακόρεστα λιπαρά οξέα, χρωστικές και αντιοξειδωτικά. Από τέτοια βιομάζα μπορούν να ληφθούν συμπυκνώματα και απομονωτές πρωτεϊνών - «δομικά στοιχεία» για συστήματα τροφίμων. Το πλεονέκτημά τους έναντι πολλών χερσαίων καλλιεργειών είναι η ευελιξία της σύνθεσης μέσω του ελέγχου των συνθηκών καλλιέργειας και της ανεξαρτησίας από την εποχικότητα: οι παρτίδες παραγωγής είναι πιο εύκολο να τυποποιηθούν.

Αλλά η «πράσινη σκόνη» δεν μετατρέπεται σε «κοτολέτα» από μόνη της. Οι πρωτεΐνες των φυκών έχουν ένα συγκεκριμένο προφίλ γεύσης και αρώματος (χλωροφύλλες, «θαλάσσια» νότα), μεταβλητή διαλυτότητα και ζελατινοποίηση, και τα ισχυρά κυτταρικά τοιχώματα δυσκολεύουν την πεπτικότητα εάν δεν υποστούν σωστή επεξεργασία. Εξ ου και ο τεχνολογικός μεταφορέας: κλασμάτωση, λεύκανση/απόσμηση, ρύθμιση λειτουργικών ιδιοτήτων (γαλακτωματοποίηση, κατακράτηση νερού, ιξωδοελαστικότητα). Ταυτόχρονα, η ξήρανση και ο διαχωρισμός της βιομάζας πρέπει να γίνονται ενεργειακά αποδοτικά, διαφορετικά χάνεται μέρος του περιβαλλοντικού και τιμολογιακού κέρδους. Προσθέστε εδώ τον κανονισμό για τα «νέα τρόφιμα» και το ζήτημα των αλλεργιογόνων - και γίνεται σαφές γιατί η διαδρομή από τον αντιδραστήρα μέχρι τον πάγκο είναι μεγάλη.

Το κλειδί για την εμπειρία του «κρέατος» είναι η δομή. Τα συμπυκνώματα πρωτεϊνών πρέπει να αναγκάζονται να αυτοοργανώνονται σε μια ινώδη, στρωματοποιημένη μικροδομή που παρέχει ένα ελαστικό «δάγκωμα» και συγκρατεί τους χυμούς και το λίπος. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω πεδίων διάτμησης, εξώθησης, ελέγχου διαχωρισμού μικροφάσεων και προσθήκης λιπιδίων/αρωματικών προδρόμων. Στην πράξη, η πρωτεΐνη των φυκών συχνά αναμειγνύεται με πρωτεΐνη σόγιας: αυτό διευκολύνει την επίτευξη του σωστού προφίλ αμινοξέων, βελτιώνει τον σχηματισμό υφής και «καταρρίπτει» τη γεύση των φυκών. Το τελικό εμπόδιο είναι ο καταναλωτής: χρειαζόμαστε συνταγές για τοπικές κουζίνες, τυφλές γευσιγνωσίες και σαφή επισήμανση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η επιστήμη των υλικών και τα αισθητηριακά εργαλεία προστίθενται στους αλγόριθμους της χημείας τροφίμων: χωρίς αυτά, το «κρέας των φυκών» θα παραμείνει μια εργαστηριακή επίδειξη, όχι ένα προϊόν που οι άνθρωποι θα αγοράσουν για δεύτερη φορά.

Γιατί μικροφύκη;

• Πρωτεΐνη μέχρι το χείλος. Ορισμένοι τύποι παρέχουν έως και 60-70% πρωτεΐνη σε ξηρή ουσία - συγκρίσιμη και υψηλότερη από τις τυπικές πηγές.
• Αστική μορφή. Αναπτύσσονται σε αντιδραστήρες, σχεδόν χωρίς γη και με μικρό αποτύπωμα νερού - βολικό για μια μεγαλούπολη όπως η Σιγκαπούρη.
• Ευέλικτη επεξεργασία. Τα κλάσματα πρωτεϊνών εξάγονται από τη βιομάζα, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως «κατασκευαστές» υφής.

Τι κάνει η ομάδα του Γκούλντιν;

Η ερευνητική εστίαση είναι πώς να κάνουμε τις φυτικές πρωτεΐνες να συμπεριφέρονται σαν «κρέας». Η προσέγγιση της επιστήμης των υλικών είναι καθοριστική εδώ: ελέγχοντας την αυτοοργάνωση των πρωτεϊνικών νημάτων και την αλληλεπίδρασή τους με το νερό και τα λίπη, είναι δυνατό να συναρμολογηθεί η επιθυμητή μικροδομή - στρωματοποίηση, ινώδης υφή, ελαστικότητα. Αυτή είναι η περίπτωση όταν η «φυσική της μαλακής ύλης» λειτουργεί με γνώμονα τη γεύση.

• Πρώτες ύλες: μείγμα μικροφυκών και πρωτεϊνών σόγιας - ισορροπία γεύσης, θρεπτικών συστατικών και τιμής.
• Διαδικασία: εκχύλιση → επιλογή συνθηκών αυτοσυναρμολόγησης → δοκιμές μέντας/μάσημας και χυμώδους υφής → προσαρμογές συνταγής.
• Τόπος: Κοινοπραξία TUMCREATE/Proteins4Singapore - μια γέφυρα μεταξύ ιδρυμάτων και τεχνολογιών τροφίμων για την κάλυψη των αναγκών της πόλης-κράτους.

Τι είναι ήδη σαφές - και τι επιβραδύνει την «εναλλακτική δράση» στα φύκια

• Πλεονεκτήματα:
  • υψηλή πυκνότητα πρωτεΐνης και πλήρες προφίλ αμινοξέων σε πολλά είδη·
  • επεκτασιμότητα σε κλειστά συστήματα·
  • η προοπτική μείωσης του αποτυπώματος άνθρακα και νερού.
• Προκλήσεις:
  • η γεύση και το άρωμα (χλωροφύλλες, «θαλάσσιες» νότες) απαιτούν κάλυψη και λεύκανση των χρωστικών ουσιών.
  • Οι λειτουργικές ιδιότητες (διαλυτότητα, πηκτωματοποίηση) ποικίλλουν μεταξύ των ειδών και εξαρτώνται από την επεξεργασία.
  • οικονομικά και κανονιστικά θέματα: σταθερότητα των αλυσίδων εφοδιασμού καλλιεργειών, τυποποίηση συμπυκνωμάτων πρωτεϊνών.

Γιατί η Σιγκαπούρη (και όχι μόνο) το χρειάζεται αυτό;

Η Σιγκαπούρη εισάγει >90% των τροφίμων της και στοχεύει να παράγει το 30% των τροφίμων της τοπικά έως το 2030. Οι συμπαγείς αντιδραστήρες μικροφυκών + η επεξεργασία πρωτεϊνών σε προϊόντα «κρέατος» αποτελούν έναν τρόπο προσθήκης γραμμαρίων πρωτεΐνης ανά τετραγωνικό μέτρο και μείωσης της ευπάθειας σε κρίσεις εφοδιασμού. Το ίδιο ισχύει και για πόλεις με ελλείψεις γης και νερού.

Πώς να φτιάξετε ένα "δάγκωμα κρέατος" από "πράσινο χυλό"

• Δομή: ελέγχει τον διαχωρισμό μικροφάσεων και τον προσανατολισμό των πρωτεϊνικών ινών (εξώθηση, πεδία διάτμησης) - εξ ου και η ινώδης υφή και το "κύμα" όταν δαγκώνονται.
• Χυμικότητα: ενθυλακώνει τα λίπη, δεσμεύει το νερό με υδροκολλοειδή - απομίμηση "χυμού κρέατος".
• Γεύση: ζύμωση, επιλογή λιπιδαιμικού προφίλ και αρωματικών προδρόμων - απομάκρυνση από τη νότα των «φυκιών» προς την νότα του «ουμάμι».

Τι ακολουθεί για την Proteins4Singapore

• Από το εργαστήριο έως τα μίνι-εργαστήρια: σταθερότητα παρτίδας, διάρκεια ζωής, ψυχρή αποθήκευση.
• Διαιτολογία και ασφάλεια: αλλεργιογόνα φυτικών πρωτεϊνών, πεπτικότητα, επισήμανση.
• Δοκιμές Καταναλωτών: Τυφλές Γευσιγνωσίες και Έρευνα Συμπεριφοράς σε Ασιατικές Κουζίνες – Η Γεύση Μετράει.

Σχόλια του συγγραφέα

Το υλικό ακούγεται ρεαλιστικό, «μηχανικής» αισιόδοξο: τα μικροφύκη δεν είναι εξωτικά για χάρη της διαφημιστικής εκστρατείας, αλλά ένας πραγματικός κατασκευαστής πρωτεϊνικών προϊόντων, αν δούμε το έργο μέσα από τα μάτια ενός επιστήμονα υλικών. Το κλειδί δεν είναι απλώς η καλλιέργεια βιομάζας με 60-70% πρωτεΐνη, αλλά η εκμάθηση των πρωτεϊνικών κλασμάτων να συναρμολογούνται σε μια μικροδομή «κρέατος» και ταυτόχρονα να διατηρούν τη γεύση, τη ζουμερότητα και την τιμή. Επομένως, το στοίχημα είναι στο ντουέτο μικροφύκη + σόγια: το πρώτο έχει πυκνότητα πρωτεΐνης και συμπαγή παραγωγή, το δεύτερο έχει αποδεδειγμένη υφή και ένα «μαλακό» γευστικό προφίλ.

Ο συγγραφέας τονίζει αρκετά σημαντικά, συχνά «ανειλημμένα» πράγματα:

• Η υφή και η αισθητηριακή αξία είναι πιο σημαντικά από τα σλόγκαν. Ένα «πράσινο» αποτύπωμα είναι ένα πλεονέκτημα, αλλά οι άνθρωποι θα αγοράσουν ό,τι είναι ευχάριστο στο μάσημα και νόστιμο στο φαγητό. Εξ ου και η έμφαση στην αυτοσυναρμολόγηση πρωτεϊνών, φυτικών ινών και στην κατακράτηση λίπους/χυμών.
• Οι λειτουργίες είναι πιο σημαντικές από την ταξινόμηση. Δεν είναι τόσο σημαντικό το «είδος των φυκιών» όσο ποιες λειτουργικές ιδιότητες (διαλυτότητα, πηκτωματοποίηση, γαλακτωματοποίηση) παρέχει το απομονωμένο κλάσμα πρωτεΐνης μετά την επεξεργασία.
• Το μείγμα δεν αποτελεί συμβιβασμό, αλλά στρατηγική. Το μείγμα πρωτεϊνών φυκιών και σόγιας βοηθά στην ταυτόχρονη ολοκλήρωση τριών στόχων: προφίλ αμινοξέων, τεχνολογική αποτελεσματικότητα και εξουδετέρωση των «θαλάσσιων» νοτών.
• Λογική αστικής παραγωγής. Για τη Σιγκαπούρη και τις μεγαλουπόλεις, το κλειδί είναι η «πρωτεΐνη/m²» και η εποχική ανεξαρτησία: κλειστοί αντιδραστήρες, βραχείες αλυσίδες εφοδιασμού, σταθερότητα παρτίδας.
• Η οικονομία και η ενέργεια είναι το φίλτρο της πραγματικότητας. Η φθηνή αφυδάτωση/λεύκανση και η απολέπιση των μίνι-εργαστηρίων αποτελούν σημεία συμφόρησης. Χωρίς αυτά, η οικολογία και η τιμή μπορούν να «εξατμιστούν» στο στάδιο της επεξεργασίας.
• Ρύθμιση και εμπιστοσύνη. Τα «νέα τρόφιμα» αφορούν πρότυπα, αλλεργιογόνα, επισήμανση και δοκιμές καταναλωτών, καθώς και τοπικές κουζίνες (όχι μόνο «μορφή burger»).

Τι πρέπει να συμβεί στη συνέχεια, σύμφωνα με τον συγγραφέα, για να μετατραπεί το «κρέας από φύκια» από τις επιδείξεις σε μαζικό προϊόν:

• Τυποποιήστε τα συμπυκνώματα πρωτεϊνών (από παρτίδα σε παρτίδα με βάση λειτουργικές μετρήσεις, όχι μόνο με βάση το ποσοστό πρωτεΐνης).
• Ενεργειακά αποδοτική επίλυση των «βρώμικων» βημάτων - διαχωρισμός νερού, απόσμηση/λεύκανση χωρίς απώλεια θρεπτικών συστατικών.
• Έναρξη μίνι αλυσίδων παραγωγής στην πόλη: από αντιδραστήρες έως πιλοτικές γραμμές εξώθησης και ψυχρή εφοδιαστική αλυσίδα.
• Συνδέστε τις συνταγές με το πλαίσιο της κουζίνας (Ασία/Ευρώπη): αρώματα, λίπη, μπαχαρικά - για πραγματικά τεστ συμπεριφοράς.
• Υπολογίστε με ειλικρίνεια την ΑΚΖ (άνθρακας/νερό/ενέργεια) σε πραγματικές κλίμακες, όχι σε εργαστηριακά γραμμάρια.

Το κύριο μήνυμα: η εναλλακτική πρωτεΐνη δεν είναι ένα μόνο «υπερ-συστατικό», αλλά ένας συνδυασμός επιστήμης υλικών και διατροφικών λύσεων. Τα μικροφύκη παρέχουν συμπαγή υφή και πυκνότητα πρωτεΐνης, η σόγια παρέχει αξιόπιστη «ενίσχυση» της υφής και η άρτια μηχανική μετατρέπει αυτό το προϊόν σε ένα προϊόν που θέλετε να φάτε για δεύτερη φορά.

Σύναψη

Τα μικροφύκη δεν αποτελούν μια φουτουριστική φαντασίωση, αλλά μια τεχνολογική πλατφόρμα για πόλεις όπου η γη είναι σπάνια και οι πρωτεΐνες είναι απαραίτητες. Το έργο του Guldin και των συναδέλφων του δείχνει ότι αν ελέγξετε την αυτοσυναρμολόγηση και την υφή των πρωτεϊνών, το «πράσινο» συμπύκνωμα μετατρέπεται πραγματικά σε προϊόν «κρέατος» - και αυτό λογικά εντάσσεται στη στρατηγική βιωσιμότητας τροφίμων 30x30 της Σιγκαπούρης. Έπειτα έρχεται η μεγάλη απόσταση: άρωμα, κόστος, πρότυπα και αγάπη για τους καταναλωτές.

Πηγή: Christine Ro. Ωμά συστατικά: μετατροπή πρωτεΐνης φυκιών σε ψεύτικο κρέας. Nature, 18 Αυγούστου 2025· συνέντευξη με τον S. Guldin (TUM/TUMCREATE, Proteins4Singapore). Πρόσθετο περιεχόμενο: Στόχοι 30×30 και υλικό για το Proteins4Singapore. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-02622-7