Precisiefermentatie van lab naar de eettafel: inzichten van Laurice Pouvreau

1. Is precisiefermentatie schaalbaar?

De grote vraag die iedereen heeft is: Is het schaalbaar?
Laurice: “Het korte antwoord is ja, het kan opschalen. Er zijn echter nog belangrijke uitdagingen, omdat schaalvergroting geen lineair proces is. Laat me dit uit uitleggen:

Ten eerste is het essentieel om te begrijpen wat er gebeurt op industriële schaal, waar omstandigheden zoals druk en mengkinetiek erg veel verschillen van de laboratoriumomgevingen. Om dit aan te pakken, vertrouwen we op twee belangrijke hulpmiddelen. We beginnen met high-throughput screeningmethodes, die ons helpen te analyseren hoe lokale omgevingsfactoren zoals beschikbaarheid van zuurstof, temperatuur en voedingsstofconcentraties het proces beïnvloeden. Vervolgens kunnen we, door deze kennis te combineren met geavanceerde realtime monitoringtools, het proces continu in de richting van optimale omstandigheden sturen.

Tot slot is kostenreductie een kritieke factor voor de meeste van onze industriële partners. De overgang van batch naar continue systemen biedt potentiële besparingen, maar komt weer met zijn eigen uitdagingen, zoals de opbouw van mutaties en verontreinigingsrisico's. Bij WFBR bouwen we aan kennis om deze problemen te beheersen en systeemuitval te voorkomen.

Samengevat ben ik optimistisch. Met de juiste wetenschappelijke kennis kan kosteneffectieve continue precisiefermentatie met succes worden opgeschaald.”

2. Wat zijn de succesfactoren in de ontwikkelingsfase?

We hebben gehoord dat veel initiatieven mislukken door de hoge ontwikkelingskosten. Wat zijn de succesfactoren in de ontwikkelingsfase en wat bepaalt deze kosten?
Laurice: “Een nieuw idee voor een innovatief eiwit is fantastisch, maar om op schaal te slagen moet het proces vanaf het begin kosteneffectief zijn. Dit vereist een zorgvuldig ontwerp, niet alleen voor de fermentatiefase, maar ook voor de downstreamprocessen.

Voor de fermentatiefase zijn er drie kritieke aandachtsgebieden:

1. Titer (hoeveel eiwit kunnen we produceren),
2. Rate (hoe snel kunnen we het produceren), en
3. Yield (hoe efficiënt kunnen we onze inputs omzetten).

Het is echter vaak onmogelijk om alle drie tegelijk te maximaliseren. Na fermentatie moet het eiwit worden gezuiverd uit de fermentatieslurry voordat het kan worden gebruikt in voedselformules. Deze downstreamverwerking kan kostbaar zijn en twee factoren hebben een grote invloed op de kosten:

• Titer aan het einde van de fermentatie: Een hogere eiwitconcentratie maakt zuivering gemakkelijker.
• Vereiste zuiverheidsgraad: Restverontreinigingen kunnen de smaak of eiwitfunctionaliteit beïnvloeden, dus de zuiverheidsgraad is belangrijk.

Het is cruciaal om deze factoren al vroeg in het ontwikkelingsproces te onderzoeken. Bij WFBR bieden we fermentatieplatforms op verschillende schalen, zodat onze partners hun processen in een vroeg stadium kunnen optimaliseren en later de risico's kunnen beperken.”

3. Hoe beoordelen we precisiegefermenteerde eiwitten in voedseltoepassingen?

Uiteindelijk draait het allemaal om het creëren van lekker en voedzaam eten. Hoe beoordelen we het potentieel van gefermenteerde eiwitten in een vroeg stadium in het product?
Laurice: “Prestaties in voedseltoepassingen zijn de sleutel tot succes voor elke nieuwe eiwitbron. De beste werkwijze is om het potentieel van je eiwit zo vroeg mogelijk in de ontwikkeling te bepalen - houd het einde in gedachten wanneer je begint.

De eerste uitdaging is het verkrijgen van voldoende materiaal voor een beoordeling. Samenwerken met academische partners kan helpen, omdat wij functionele karakterisering op zeer kleine schaal kunnen uitvoeren en dat kunnen vertalen naar gedrag in echte toepassingen.

De tweede uitdaging is smaak, de smaak- en aromabeleving. De Europese regelgeving maakt het extra moeilijk om in een vroeg stadium betrouwbare smaakgegevens te verkrijgen. Door geavanceerde analytische technieken te combineren met reuktests kunnen we proactief kritieke smaakproblemen identificeren en aanpakken.

Voor voedingskwaliteit en bioactiviteit, ten slotte, gebruiken we laboratoriumtests die een minimum aan materiaal vereisen om factoren zoals verteerbaarheid en de aanwezigheid van ontstekingsmarkers te evalueren. Zo kunnen we bijvoorbeeld bepalen of een eiwit op dezelfde manier verteert als zijn dierlijke tegenhanger en of het een vergelijkbare bioactiviteit biedt.

Door ons op deze belangrijke gebieden te richten, leiden we onze partners naar de meest veelbelovende ontwikkelingen en versnellen we de reis van precisiefermentatie van het lab naar de eettafel.”