Cercetătorii au creat chifteaua din mucegai

Cu produse lactate fără componente de origine animală și carne vegetariană convingătoare aflate deja pe piață, este ușor să vedem cum biotehnologia poate schimba industria alimentară. Progresele în ingineria genetică ne permit să folosim microorganisme pentru a produce produse vegane care sunt sănătoase pentru consumatori și mai prietenoase cu mediul. Așa a apărut chifteaua din mucegai.

Una dintre cele mai promițătoare surse de alimente inovatoare sunt ciupercile, un regn divers de organisme care produc natural o gamă largă de proteine gustoase și nutritive, grăsimi, antioxidanți și molecule de aromă. Cheful transformat în bioinginer Vayu Hill-Maini, afiliat în zona de științe ale biosferei la Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab; din SUA), explorează posibilități pentru noi arome și texturi care pot fi realizate prin modificarea genelor deja prezente în ciuperci.

• Oamenii de știință au creat cele mai subțiri spaghete din lume
• O nouă teorie a dezvăluit forma fotonilor

„Cred că este un aspect fundamental al biologiei sintetice să obținem beneficii de la organisme care s-au adaptat să fie foarte bune la anumite lucruri”, a spus Hill-Maini, care este cercetător postdoctoral la UC Berkeley în laboratorul expertului în bioinginerie Jay Keasling.

„Ceea ce încercăm să facem este să privim ce produce ciuperca și să încercăm să deblocăm și să îmbunătățim acest lucru. Și cred că acesta este un unghi important din care să privim, că nu e nevoie să introducem gene din specii complet diferite. Investigăm cum putem să coasem lucrurile împreună și să deblocăm ceea ce există deja acolo”, spune el, citat de Eurek Alert.

Cum a apărut chifteaua din mucegai?

În studiul lor recent, publicat în Nature Communications, Hill-Maini și colegii săi de la UC Berkeley, Institutul de Bioenergie Comună și Centrul Novo Nordisk Foundation pentru Biosustenabilitate au studiat o ciupercă multicelulară numită Aspergillus oryzae, cunoscută și sub numele de mucegai koji, care a fost folosită timp de secole în Asia de Est pentru a fermenta amidonurile în sake, sos de soia și miso.

Mai întâi, echipa a folosit CRISPR-Cas9 pentru a dezvolta un sistem de editare genetică care poate face modificări consistente și reproductibile la genomul mucegaiului koji. Odată ce au stabilit un set de instrumente de editare, ei și-au aplicat sistemul pentru a face modificări care să transforme mucegaiul în sursă alimentară.

Mai întâi, Hill-Maini s-a concentrat pe sporirea producției de hem a mucegaiului, o moleculă bazată pe fier care se găsește în multe forme de viață, dar care este cea mai abundentă în țesutul animal, dându-i cărnii culoarea și gustul distinctiv. Apoi, echipa a sporit producția de ergotioneină, un antioxidant găsit doar în ciuperci, care este asociat cu beneficiile pentru sănătatea cardiovasculară.

După aceste modificări, ciuperca, care era inițial albă, a crescut roșie. Cu o pregătire minimă, îndepărtarea excesului de apă și măcinarea, ciuperca recoltată ar putea fi modelată în chifteaua din mucegai, apoi prăjită și pusă într-un burger.

Următorul obiectiv al lui Hill-Maini este de a face ciuperca și mai atractivă prin ajustarea genelor care controlează textura mucegaiului.

Cum ar putea chifteaua din mucegai să fie și mai asemănătoare cu carnea?

„Credem că există mult spațiu pentru a explora textura prin varierea morfologiei celulelor asemănătoare fibrelor. Deci am putea programa structura fibrelor să fie mai lungi, ceea ce ar oferi o experiență mai asemănătoare cu carnea. Și apoi putem să ne gândim să sporim compoziția lipidică pentru senzația în gură și pentru o mai mare nutriție. Sunt foarte entuziasmat de modul în care putem să ne uităm mai departe la ciupercă și să ne jucăm cu structura și metabolismul său pentru alimente”, a spus Hill-Maini.

Deși acest lucru este doar începutul călătoriei pentru a exploata genomurile fungice pentru a crea alimente noi, acesta evidențiază potențialul imens al acestor organisme de a servi drept surse de proteine ușor de crescut, care evită listele de ingrediente complexe ale surogatelor actuale de carne și barierele de cost și dificultățile tehnice care împiedică lansarea cărnii cultivate.

În plus, setul lor de instrumente de editare genetică reprezintă un salt uriaș înainte pentru domeniul biologiei sintetice în ansamblu. În prezent, o mare varietate de bunuri biomanufacturate sunt produse de bacterii și drojdii modificate genetic, verii monocelulari ai ciupercilor și ai mucegaiului. Cu toate acestea, în ciuda istoriei lungi de domesticire a ciupercilor pentru a fi consumate direct sau pentru a produce alimente de bază precum miso, ciupercile multicelulare nu au fost încă folosite în aceeași măsură drept fabrici celulare modificate genetic, deoarece genomurile lor sunt mult mai complexe și au adaptări care fac editarea genetică o provocare. Setul de instrumente CRISPR-Cas9 dezvoltat în acest studiu pune bazele pentru a edita ușor mucegaiul koji și multe rude ale acestuia.

Potențialul ciupercilor

„Aceste organisme au fost folosite timp de secole pentru a produce alimente și sunt incredibil de eficiente în convertirea carbonului într-o mare varietate de molecule complexe, inclusiv multe care ar fi aproape imposibil de produs folosind o gazdă clasică precum drojdia de bere sau E. coli”, a spus Jay Keasling, cercetător senior la Berkeley Lab și profesor la UC Berkeley.

„Prin deblocarea mucegaiului koji prin dezvoltarea acestor instrumente, creștem potențialul unui grup mare de noi gazde pe care le putem folosi pentru a produce alimente, substanțe chimice valoroase, biocombustibili energetici denși și medicamente. Este o nouă alee palpitantă pentru bioproductie”, adaugă Keasling.

Datorită experienței sale culinare, Hill-Maini este dornic să se asigure că următoarea generație de produse pe bază de ciuperci nu sunt doar comestibile, ci cu adevărat dorite de clienți, inclusiv cei cu gusturi sofisticate.

Bucătăria alternativă

Într-un studiu separat, el și Keasling au colaborat cu bucătarii de la Alchemist, un restaurant cu două stele Michelin din Copenhaga, pentru a explora potențialul culinar al unei alte ciuperci multicelulare, Neurospora intermedia.

Această ciupercă este folosită tradițional în Indonezia pentru a produce un aliment de bază numit oncom prin fermentarea produselor reziduale rămase din producerea altor alimente, cum ar fi tofu.

Intrigați de capacitatea sa de a converti resturile într-un aliment bogat în proteine, oamenii de știință și bucătarii au studiat ciuperca în bucătăria de testare a Alchemist. Ei au descoperit că N. intermedia produce și excretă multe enzime pe măsură ce crește. Atunci când este cultivată pe orez bogat în amidon, ciuperca produce o enzimă care lichefiază orezul și îl face foarte dulce.

„Am dezvoltat un proces cu doar trei ingrediente, orez, apă și ciupercă, pentru a face un terci frumos, de un portocaliu intens. Acesta a devenit un nou preparat în meniul de degustare care utilizează chimia și culoarea fungică într-un desert. Și cred că ceea ce arată cu adevărat este că există oportunitatea de a aduce împreună laboratorul și bucătăria”, a spus Hill-Maini.

Vă recomandăm să citiți și:

Imaginile cu mâncare generate cu Inteligența Artificială par mai gustoase decât cele reale

Dovedit științific sau publicitate falsă: Pericolul din produsele cosmetice

Oamenii care mănâncă mulți carbohidrați rafinați sunt mai puțin atrăgători

Iată cum o cercetare NASA a dus la revoluționarea pastei de dinți