"Meat from algae": kung paano naging mga cutlet sa hinaharap ang microalgae at soy

Sino ang mapagkakatiwalaan natin sa bagong protina para sa planeta ng kawali? Ang siyentipikong materyal na si Stefan Guldin (TUM/TUMCREATE, Proteins4Singapore project) ay nagpapakita ng hindi kinaugalian na sagot: microalgae + soy. Sa isang kamakailang artikulo sa Kalikasan, ipinaliwanag niya kung paano nakuha ang mga hilaw na materyales mula sa mga single-cell na kultura na may 60-70% na protina, at pagkatapos ay "itinuon" ang self-assembly at texture nito upang gayahin ang "karne" na kagat at juiciness. Ang konteksto ay ang layunin ng Singapore na "30 sa pamamagitan ng 30": upang makagawa ng 30% ng pagkain sa lokal sa 2030 sa isang kapaligirang kulang sa lupa, kung saan ang mga compact na algae bioreactor ay mukhang lohikal.

Background ng pag-aaral

Ang mga alternatibong pinagkukunan ng protina ay hindi isang usong kapritso, ngunit isang tugon sa ilang mga bottleneck nang sabay-sabay: paglaki ng populasyon, mga hadlang sa klima, kakulangan sa lupa at tubig, at sa ilang malalaking lungsod, ang kahinaan ng mga supply chain na umaasa sa import. Ang Singapore ay isang kaso sa punto: ang bansa ay nag-aangkat ng malaking bahagi ng pagkain nito at nagtakda ng "30x30" na layunin - upang makagawa ng 30% ng pagkain nito sa loob ng bansa pagsapit ng 2030. Sa ganitong heograpiya, ang mga compact bioreactors at closed photobioreactors na may microalgae ay lohikal: halos hindi sila nangangailangan ng lupa, gumagana sa buong taon, at "nasusukat" sa "sa pamamagitan ng lungsod."

Ang microalgae ay kawili-wili hindi lamang para sa kanilang "vertical" na produksyon. Ang isang bilang ng mga strain ( Chlorella, Nannochloropsis, Arthrospira/"spirulina" ) ay nagbibigay ng 50-70% na protina sa dry matter, at ang polyunsaturated fatty acids, pigments at antioxidants ay kasama ng protina. Ang mga concentrate ng protina at mga isolator ay maaaring makuha mula sa naturang biomass - "mga bloke ng gusali" para sa mga sistema ng pagkain. Ang kanilang kalamangan sa maraming mga pananim na nakabatay sa lupa ay ang kakayahang umangkop ng komposisyon sa pamamagitan ng kontrol sa mga kondisyon ng paglilinang at kalayaan mula sa seasonality: ang mga batch ng produksyon ay mas madaling i-standardize.

Ngunit ang "berdeng pulbos" ay hindi nagiging "cutlet" sa kanyang sarili. Ang mga protina ng algal ay may partikular na profile ng lasa at aroma (chlorophylls, "marine" note), variable na solubility at gelation, at ang matibay na cell wall ay nagpapahirap sa pagkatunaw kung hindi naproseso nang tama. Kaya ang teknolohikal na conveyor: fractionation, bleaching/deodorization, pagsasaayos ng functional properties (emulsification, water retention, viscoelasticity). Kasabay nito, ang pagpapatuyo at paghihiwalay ng biomass ay dapat gawin nang matipid sa enerhiya, kung hindi, mawawala ang bahagi ng pakinabang sa kapaligiran at presyo; idagdag dito ang regulasyon ng "novel food" at ang isyu ng mga allergens - at nagiging malinaw kung bakit mahaba ang landas mula sa reactor patungo sa counter.

Ang susi sa karanasang "karne" ay ang pagbubuo. Ang mga concentrate ng protina ay dapat pilitin na ayusin ang sarili sa isang fibrous, layered microstructure na nagbibigay ng nababanat na "kagat" at nagpapanatili ng mga katas at taba. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng shear field, extrusion, microphase separation control, at pagdaragdag ng mga lipid/aromatic precursors. Sa pagsasagawa, ang algal protein ay kadalasang hinahalo sa soy protein: ginagawa nitong mas madaling maabot ang tamang profile ng amino acid, mapabuti ang pagbuo ng texture, at "itumba" ang lasa ng algal. Ang huling hadlang ay ang mamimili: kailangan namin ng mga recipe para sa mga lokal na lutuin, bulag na pagtikim, at malinaw na label. Ito ang dahilan kung bakit ang mga materyales sa agham at mga pandama na tool ay idinagdag sa mga algorithm ng kimika ng pagkain: kung wala ang mga ito, ang "karne ng algae" ay mananatiling isang demonstrasyon sa laboratoryo, hindi isang produkto na bibilhin ng mga tao sa pangalawang pagkakataon.

Bakit microalgae?

• Protein sa labi. Ang ilang mga uri ay nagbibigay ng hanggang 60-70% na protina sa tuyong bagay - maihahambing at mas mataas kaysa sa karaniwang mga mapagkukunan.
• Pormat sa lungsod. Lumalaki sila sa mga reactor, halos walang lupa at may maliit na bakas ng tubig - maginhawa para sa isang megacity tulad ng Singapore.
• Flexible na pagproseso. Ang mga fraction ng protina ay kinukuha mula sa biomass, na maaaring gamitin bilang texture "constructor".

Ano ang ginagawa ng pangkat ni Guldin?

Ang pokus ng pananaliksik ay kung paano gawing "karne" ang mga protina ng halaman. Ang diskarte sa agham ng mga materyales ay mapagpasyahan dito: sa pamamagitan ng pagkontrol sa self-organization ng mga thread ng protina at ang kanilang pakikipag-ugnayan sa tubig at taba, posible na tipunin ang nais na microstructure - layering, fibrousness, elasticity. Ito ang kaso kapag ang "physics ng malambot na bagay" ay gumagana sa panlasa.

• Mga hilaw na materyales: isang pinaghalong microalgae at soy proteins - isang balanse ng lasa, nutrisyon at presyo.
• Proseso: pagkuha → pagpili ng mga kondisyon ng self-assembly → mint/chew at juiciness test → mga pagsasaayos ng recipe.
• Venue: TUMCREATE/Proteins4Singapore consortium - isang tulay sa pagitan ng mga pundasyon at mga teknolohiya ng pagkain upang matugunan ang mga pangangailangan ng lungsod-estado.

Ano ang malinaw na - at kung ano ang nagpapabagal sa "alt-meat" sa algae

• Mga kalamangan:
  • mataas na density ng protina at kumpletong profile ng amino acid sa isang bilang ng mga species;
  • scalability sa mga closed system;
  • ang pag-asam ng pagbabawas ng carbon at water footprint.
• Mga hamon:
  • ang lasa at aroma (chlorophylls, "marine" notes) ay nangangailangan ng masking at pagpapaputi ng mga pigment;
  • functional properties (solubility, gelling) ay nag-iiba sa pagitan ng mga species at depende sa pagproseso;
  • ekonomiya at regulasyon: katatagan ng mga supply chain ng pananim, standardisasyon ng mga concentrates ng protina.

Bakit kailangan ito ng Singapore (at hindi lamang).

Ang Singapore ay nag-import ng >90% ng pagkain nito at naglalayong makagawa ng 30% ng pagkain nito nang lokal sa 2030. Ang mga compact microalgae reactors + pagpoproseso ng protina sa mga produktong "karne" ay isang paraan upang magdagdag ng mga gramo ng protina bawat metro kuwadrado at bawasan ang kahinaan sa supply ng mga shocks. Totoo rin ito para sa mga lungsod na may kakulangan sa lupa at tubig.

Paano gumawa ng "kagat ng karne" mula sa "berdeng sinigang"

• Structure: kinokontrol ang microphase separation at orientation ng mga fibers ng protina (extrusion, shear fields) - kaya ang fibrousness at "wave" kapag nakagat.
• Juiciness: encapsulates fats, binds tubig na may hydrocolloids - imitasyon ng "meat juice".
• Panlasa: fermentation, pagpili ng lipid profile at aromatic precursors - lumayo mula sa "seaweed" note patungo sa "umami".

Ano ang Susunod para sa Proteins4Singapore

• Mula sa laboratoryo hanggang sa mga mini-workshop: batch stability, shelf life, cold logistics.
• Dietetics at kaligtasan: allergens ng protina ng halaman, pagkatunaw, pag-label.
• Pagsubok sa Konsyumer: Mga Blind Tastings at Pananaliksik sa Pag-uugali sa Mga Pagkaing Asyano – Mahalaga ang Panlasa.

Mga komento ng may-akda

Ang materyal ay tunog pragmatic, "engineering" optimismo: microalgae ay hindi exotic para sa kapakanan ng hype, ngunit isang tunay na constructor para sa mga produkto ng protina, kung titingnan mo ang gawain sa pamamagitan ng mga mata ng isang materyal na siyentipiko. Ang susi ay hindi lamang upang palaguin ang biomass na may 60-70% na protina, ngunit upang turuan ang mga fraction ng protina na mag-ipon sa isang microstructure na "karne" at sa parehong oras ay mapanatili ang lasa, juiciness at presyo. Samakatuwid, ang taya ay nasa duet ng microalgae + soy: ang una ay may density ng protina at compact na produksyon, ang huli ay may napatunayang texture at isang "malambot" na profile ng lasa.

Binibigyang-diin ng may-akda ang ilang mahahalagang, kadalasang "hindi sinasabi" na mga bagay:

• Ang texture at sensory ay mas mahalaga kaysa sa mga slogan. Ang isang "berde" na bakas ng paa ay isang plus, ngunit ang mga tao ay bibili ng kung ano ang kaaya-aya na ngumunguya at masarap kainin. Kaya ang diin sa self-assembly ng mga protina, fiber, at fat/juice retention.
• Ang mga pag-andar ay mas mahalaga kaysa sa taxonomy. Hindi gaanong mahalaga "kung anong uri ng algae" kung ano ang mga functional na katangian (solubility, gelation, emulsification) na ibinibigay ng nakahiwalay na bahagi ng protina pagkatapos ng pagproseso.
• Ang timpla ay hindi isang kompromiso, ngunit isang diskarte. Ang pinaghalong algae at soy proteins ay nakakatulong upang isara ang tatlong gawain nang sabay-sabay: amino acid profile, teknolohikal na pagiging epektibo at neutralisasyon ng "marine" na mga tala.
• Logic ng produksyon sa lunsod. Para sa Singapore at megacities, ang susi ay "protein/m²" at pana-panahong pagsasarili: mga saradong reactor, short supply chain, batch stability.
• Ang ekonomiya at enerhiya ay ang filter ng katotohanan. Ang murang dehydration/bleaching at scaling ng mga mini-workshop ay mga bottleneck; kung wala ang mga ito, ang ekolohiya at presyo ay maaaring "mag-evaporate" sa yugto ng pagproseso.
• Regulasyon at tiwala. Ang "novel food" ay mga pamantayan, allergens, labeling at consumer tests, at para sa mga lokal na lutuin (hindi lang "burger format").

Ano, ayon sa may-akda, ang susunod na kailangang mangyari para lumipat ang "karne ng seaweed" mula sa mga demonstrasyon patungo sa isang mass product:

• I-standardize ang mga concentrate ng protina (batch to batch ayon sa functional metrics, hindi lang sa % protein).
• Enerhiya-mahusay na lutasin ang "marumi" na mga hakbang - paghihiwalay ng tubig, pag-deodorize/pagpapaputi nang hindi nawawala ang nutrisyon.
• Ilunsad ang mga mini production chain sa lungsod: mula sa mga reactor hanggang sa pilot extrusion lines at cold logistics.
• I-link ang mga recipe sa konteksto ng lutuin (Asia/Europe): mga aroma, taba, pampalasa - para sa mga tunay na pagsusuri sa asal.
• Matapat na kalkulahin ang LCA (carbon/tubig/enerhiya) para sa mga tunay na kaliskis, hindi mga gramo ng lab.

Ang pangunahing mensahe: ang alternatibong protina ay hindi isang solong "super-ingredient," ngunit isang kumbinasyon ng mga materyales sa agham at mga solusyon sa pagkain. Ang microalgae ay nagbibigay ng compactness at density ng protina, ang soy ay nagbibigay ng maaasahang "reinforcement" ng texture, at ang karampatang engineering ay ginagawa itong isang produkto na gusto mong kainin sa pangalawang pagkakataon.

Konklusyon

Ang microalgae ay hindi isang futuristic na pantasya, ngunit isang tech na platform para sa mga lungsod kung saan kakaunti ang lupa at kailangan ang protina. Ang gawain ni Guldin at mga kasamahan ay nagpapakita na kung kinokontrol mo ang self-assembly at texture ng mga protina, ang "berde" na concentrate ay talagang nagiging isang "karne" na produkto - at ito ay lohikal na umaangkop sa 30x30 na diskarte sa pagpapanatili ng pagkain ng Singapore. Pagkatapos ay darating ang long-distance run: aroma, gastos, pamantayan at pag-ibig ng mamimili.

Pinagmulan: Christine Ro. Mga hilaw na sangkap: ginagawang mock meat ang protina ng algal. Kalikasan, Agosto 18, 2025; panayam kay S. Guldin (TUM/TUMCREATE, Proteins4Singapore). Karagdagang konteksto: 30×30 na layunin at materyales tungkol sa Proteins4Singapore. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-02622-7