Duurzaam eiwit van tomatenblad, schimmels en insecten

De huidige eiwitproductie en -consumptie zorgen voor uitputting van natuurlijke bronnen, en dat wordt erger met de groeiende vraag ​naar dierlijke eiwitten. Om iedereen op de planeet in de toekomst op een duurzame manier te kunnen voeden, is een eiwittransitie noodzakelijk. Wageningen University & Research zoekt mogelijkheden om de beschikbaarheid, diversiteit en acceptatie van bestaande en nieuwe eiwitbronnen te vergroten. Bijvoorbeeld door te kijken naar circulaire systemen.

In een optimaal voedselsysteem bestaat er geen concurrentie tussen voedsel voor mensen en dieren, en worden alle bronnen die geschikt zijn voor directe consumptie toegepast in voedsel. Eiwitbronnen die niet geschikt zijn voor menselijke consumptie kunnen worden geüpcycled met behulp van bijvoorbeeld micro-organismen of insecten. Een paar voorbeelden van projecten waarbij WUR werkt aan circulaire eiwitproductie:

Eiwit uit tomatenblad

Veel eiwitrijke reststromen worden niet hoogwaardig benut in de voedselketen, maar gecomposteerd of op zijn best gebruikt als diervoer. Alle bladeren, zoals van suikerbiet of tomatenplanten, bevatten het eiwit rubisco. “Zeker een kwart van al het eiwit in het blad is rubisco”, vertelt Marieke Bruins, Senior Onderzoeker Eiwit Technologie. “Het is een eiwit dat essentieel is in de vastlegging van CO₂ uit de lucht. Je kunt het, doordat het goed oplosbaar is en zich vrij in de cel bevindt, uit het blad persen.” Een nadeel is dat het tomatenblad ook gifstoffen bevat. Bruins en haar collega’s ontwikkelden eerder al een gepatenteerd extractieproces voor eiwitextractie uit blad. Nu hebben ze ook getest of hiermee deze gifstoffen niet in het eindproduct komen en het veilig gegeten kan worden. Momenteel gebruikt bietenproducent Cosun de kennis voor eiwitwinning uit suikerbietblad, maar Bruins wil het graag breder inzetten. “Er is zoveel blad op deze wereld, uiteindelijk willen we het liefst elke bron benutten. Nu worden tomatenbladeren afgeknipt en op een hoopje geveegd, en in het beste geval belanden ze op een composthoop. En denk ook aan al het andere blad in tuinbouwkassen.”

Bekijk hier een video over de eiwitextractie uit bladeren

- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan

Het mooie aan rubisco-eiwit is dat het goed een gel kan vormen. Bruins: “Veel plantaardige eiwitten, zoals soja, hebben die eigenschap niet sterk.” Vaak voegt de producent ei toe om de juiste structuur te krijgen, bijvoorbeeld voor vleesvervangers of plantaardige zuivel. Maar dan is het product niet vegan. “Het enige andere plantaardige eiwit dat goede gel kan maken is aardappeleiwit”, vertelt Bruins. “Daarnaast kan je zetmeel of methylcellulose gebruiken, maar daarmee wordt het product rijk aan koolhydraten, iets wat vaak niet de bedoeling is.” Volgens Bruins is rubisco voor voedingsproducenten met name interessant vanwege deze gel-eigenschap. “De voedingswaarde is ook erg goed, alleen het extractieproces is relatief duur. Daarom kan het niet concurreren met soja, dat ook een goede voedingswaarde heeft en veel goedkoper is. We zoeken nu naar de juiste balans, bijvoorbeeld tien procent rubisco-eiwit voor de geleerfunctie, aangevuld met goedkoper eiwit zoals soja, voor de voedingswaarde.”

Een ander ding waar de onderzoekers nog tegenaan lopen, is dat slechts een deel van de eiwitten gewonnen wordt. Tijdens de zuivering zijn er nog behoorlijke verliezen, die veroorzaakt worden door de wens een kleurloos product te krijgen. “Veel van de eiwitten vormen tijden extractie een bruin-groene kleur, die niet gewenst is. Dit voorkomen gaat ten koste van een hoge opbrengst. We kijken of we dit kunnen verbeteren.” Om de extractie te verbeteren werkt Bruins ook samen met onderzoekers van de Plant Breeding groep. “Een gewas als tomaat of suikerbiet is ooit ontwikkeld vanwege het primaire product: biet en tomaat. We willen kijken of we gewassen kunnen aanpassen zodat ook de secundaire eiwitwinning uit het blad optimaal is. Niet zo zeer de hoeveelheid eiwitten, maar met name het deel dat we kunnen winnen. Want nu benutten we maar een klein deel.”

Daarnaast onderzoekt Bruins of het proces ook voor andere planten werkt. “We zien dat een andere plantensoort, of een ander ras, andere opbrengsten heeft. We willen kijken hoe we dat kunnen begrijpen en optimaliseren.” Daarnaast kijken de onderzoekers naar mogelijkheden om de vezels uit het blad en de stengel te benutten, bijvoorbeeld voor het maken van verpakkingsmateriaal. “Het zou mooi zijn als je uiteindelijk niks van de plant weg hoeft te gooien.”

Paddenstoelvormende schimmels als alternatieve eiwitbron

Een andere potentieel interessante en duurzame eiwitbron zijn paddenstoelvormende schimmels (basidiomyceten) en dan vooral het mycelium (netwerk van schimmeldraden), een deel dat normaalgesproken wordt weggegooid. Hier is nog weinig onderzoek naar gedaan. “Het voordeel is dat deze schimmels op lignocellulose kunnen groeien, iets dat weinig andere organisme kunnen”, vertelt Karin Scholtmeijer, onderzoeker Plant Breeding. Het houtachtige materiaal lignocellulose zit in alle planten en is de grootste hernieuwbare biomassa op aarde.

In tegenstelling tot bestaande schimmeleiwitten, zoals Tempeh of Quorn, die worden gekweekt op voedingsbodems die ook geschikt zijn voor humane consumptie, wil Scholtmeijer vooral eiwit maken uit tot op heden ongebruikte, hernieuwbare biomassa. “Bijkomend voordeel is dat er geen extra land nodig is, je kunt ze kweken in gebouwen. En als je alleen het mycelium kweekt, en dus niet hoeft te wachten op de paddenstoelen, dan heb je een kortere productiecyclus.”Scholtmeijer onderzocht onder andere hoeveel eiwit er aanwezig is in de verschillende soorten schimmels. De onderzoekers kweekten zestig soorten eetbare paddenstoel-vormende schimmels op verschillende voedingsbodems, zoals bietenpulp, rijststro, cacaodoppen en houtsnippers. “We zien heel veel verschillen in eiwitgehalte tussen de soorten. Verder maken de schimmels veel losse aminozuren, wat interessant is voor de voedingswaarde, omdat je die makkelijk opneemt in de darm.” Daarnaast bevatten de schimmels andere gezonde stoffen zoals vezels, vitamines B en D en stoffen die het immuunsysteem boosten. Verder hebben ze veel verschillende structuren, geuren, kleuren en smaken.

Voordat je er wat mee gaat maken, is het belangrijk om te weten hoe de consument over dit soort producten denkt. Scholtmeijer en haar team onderzochten dit samen met collega’s van de Social Science groep. Scholtmeijer: “Het blijkt dat de meesten mensen het best willen eten, maar liefst clean-label: dus zo onbewerkt mogelijk. Maar als we meer vertellen over het duurzame aspect ervan, dan staan mensen open voor andere vormen, zoals poeder.”

In de toekomst zullen de beste schimmels uit de proef verder worden onderzocht, waarbij ook wordt gekeken naar de precieze samenstelling. “We willen kijken of we door middel van veredeling betere rassen kunnen krijgen met een hoger eiwitgehalte”, vertelt Scholtmeijer. “Van paddenstoelen wordt gezegd dat ze rijk zijn aan eiwit, maar dat valt tegen, omdat dit op basis van het droge gewicht wordt gemeten en paddenstoelen en schimmels bevatten veel vocht. Dus dan moet je wel erg veel champignons eten om een kipfiletje te vervangen qua eiwitgehalte.”

Er zijn volgens Scholtmeijer nog wel een paar praktische hobbels die genomen moeten worden voordat de schimmels op ons bord liggen. “Als je ze bijvoorbeeld kweekt op houtsnippers moet er wel een manier gevonden worden die van de schimmels te scheiden, want waarschijnlijk zit de consument niet te wachten op houtsnippers in zijn eten.”

Insectenkweek

Insecten kunnen een waardevolle bijdrage leveren aan de eiwittransitie, omdat ze groeien op reststromen en vervolgens worden verwerkt in producten die mensen en dieren kunnen eten. “We kunnen de groeiende populatie landbouwhuisdieren in de toekomst niet blijven voeden met soja”, vertelt Esther Ellen, projectleider Insect Breeding. “Insecten hebben een vergelijkbare voedingswaarde, maar zijn duurzamer omdat ze weinig grond en water nodig hebben en kunnen groeien op reststromen.”

Het op grote schaal produceren van insecten voor eiwitproductie is echter nog steeds een uitdaging. Zo is de opbrengst niet constant. “Tot nu toe gaat het in de insectenproductie met name om larvenproductie en groei van deze larven”, zegt Ellen. “Dat laatste wordt gestimuleerd door het voer te optimaliseren. Maar er wordt niet gekeken naar individuele verschillen en welke dieren het efficiëntst zijn.”

De kweek kan een sleutelrol spelen in het opschalen van de insecten-eiwitproductie. Ellen werkt aan kweekprogramma’s en onderzoekt of je met genetische selectie de eiwitproductie van insecten kan verbeteren. “We kijken overigens niet alleen naar de groei van de larven, maar ook naar hoe efficiënt de larven met het voer omgaan, en naar gezondheid en welzijn.”

Ellen en haar collega’s hebben onderzocht welke eigenschappen überhaupt erfelijk zijn en hoe sterk die erfelijkheid is. “Dat heb je nodig om te weten waar je op zou kunnen selecteren. Het blijkt onder andere dat je goed kan selecteren op lichaamsgewicht, en uiteindelijk op eiwitopbrengst.”

Verder hebben de onderzoekers gekeken met een computersimulatie wat er zou gebeuren als je zou selecteren op deze eigenschappen. De eerste resultaten zijn veelbelovend: het blijkt inderdaad mogelijk om met minder voer en dieren meer eiwitopbrengst te realiseren. Het kweekprogramma zal worden getest op de zwarte soldaatvlieg, dit is een veelgebruikte insectensoort. Ellen: “Insecten kweken is in de praktijk wel lastiger dan fokken met bijvoorbeeld koeien, omdat je niet weet wie wie is. En dus wie de ouders zijn.”

Momenteel worden insecten in grote groepen gehuisvest en paart iedereen met elkaar. De kwekers zouden dus wel wat moeten aanpassen in de huisvesting en bijvoorbeeld ouderdieren apart houden. Met zwarte soldaatvliegen is een bijkomende complicatie dat ze alleen aan groepsseks doen", vertelt Ellen. “Je zou kunnen proberen om een mannetje bij tien vrouwtjes te zetten, en kijken hoe de nakomelingen van dit mannetje presteren, om zo lijnen te ontwikkelen die bijvoorbeeld beter groeien of minder snel ziek worden. We zien dat kwekers hier wel oren naar hebben en we organiseren ook masterclasses waar we de kennis delen met kwekers en waar ze ook mee kunnen denken.”

De insectenkwekerij staat evenals de insectensector nog in de kinderschoenen, maar het is volgens Ellen goed dat we nu al nadenken over hoe we het willen aanpakken. “Zo willen we bijvoorbeeld niet alleen selecteren op productie, maar ook nadenken over inteelt, gezondheid en welzijn. We hebben nu de kans het gelijk goed te doen, en lessen te trekken uit de ervaringen met fokkerij in de traditionele veehouderij.”

Dankzij nieuwe EU-regelgeving kan insecteneiwit nu ook worden ingezet in diervoeding voor pluimvee en varkens. Daarnaast is consumptie van enkele insectenproducten ook voor mensen al toegestaan. Al zijn er nog wel beperkingen; zo moeten de reststromen schoon zijn. “Nu eten insecten nog voer dat je ook direct aan landbouwhuisdieren zou kunnen voeren, het zou mooi zijn als ze in de toekomst ook op andere reststromen kunnen groeien, die wij of landbouwhuisdieren niet kunnen eten, zoals mest, want dan wordt het echt circulair. Maar dat kan nu nog niet vanwege wetgeving.” Op dit moment worden de veiligheidsrisico’s van verschillende categorieën reststromen, die je niet direct aan de mens of traditionele landbouwhuisdieren kunt voeren, in kaart gebracht en onderzocht.