I flaggskipprosjektet «FutureProteins» har seks Fraunhofer-institutter utviklet lukkede, plassbesparende innendørs dyrkingssystemer for helårs, klima- og sesonguavhengig proteinproduksjon fra alternative kilder. I et ytterligere trinn ble proteiner og råvarer fra planter, sopp, alger og insekter for første gang kombinert og bearbeidet til matprototyper. De resulterende innovative produktene og kjøttalternativene er spesielt ernæringsmessig verdifulle.
Økende miljøproblemer, ekstreme værhendelser og forurensning av jord og vann fra plantevernmidler og gjødsel gjør det vanskeligere å forsyne befolkningen med næringsverdifull mat og protein i mange regioner i verden. Dette setter bærekraftige matløsninger i økende grad i fokus. Én tilnærming er å utforske alternative proteinkilder som kan erstatte animalske produkter som kjøtt, fisk, egg og melk.
Forskere i Fraunhofer fyrtårnsprosjektet «FutureProteins» fokuserer på alternative proteiner fra planter, insekter, sopp og alger. Seks Fraunhofer-institutter (se nedenfor) samler sin ekspertise for å utvikle nye proteinkilder på en bærekraftig måte ved hjelp av spesialutviklede, helårs, land-, klima- og stedsuavhengige innendørs dyrkingssystemer, og for å produsere mat fra dem. Det unike: Sidestrømmer brukes i stor grad til å produsere andre proteinråvarer – helt i tråd med sirkulærøkonomien. I tillegg til fire innendørs landbruksdyrkingssystemer – vertikal dyrking for planter, insektdyrking for insekter, bioreaktorer for sopp og fotobioreaktorer for dyrking av alger – har forskerne utviklet en rekke smakfulle matvarer for næringsmiddelindustrien. Kreasjonene spenner fra burgere og glutenfritt brød til desserter.
«Med tanke på klimaendringene var det viktig for oss at alle nyutviklede innendørsanlegg kunne brukes uavhengig av beliggenhet, størrelse og årstid, og dermed sikre helårlig, lokal og bærekraftig dyrking av de ulike råvarene», sier dr. Marc Stift, forsker og prosjektkoordinator ved Fraunhofer-instituttet for molekylærbiologi og anvendt økologi (IME) i Aachen.
De fire plantene er sammenkoblet: Sidestrømmene fra de ulike prosesseringstrinnene kan brukes til å dyrke ytterligere proteinsystemer. «For eksempel finmales poteter etter dyrking, og stivelse og proteiner utvinnes. Det som gjenstår er et vandig medium og potetmasse. Denne potetmassen inneholder fiber, som prosjektet identifiserte som et utmerket gjæringssubstrat for sopp», forklarer Dr. Stephanie Mittermaier, prosjektkoordinator og forsker ved Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV i Freising. Nitrogenrike sidestrømmer fra insektproduksjon kan også brukes som plantegjødsel. De veganske kjøttalternativene som er utviklet ved Fraunhofer IVV kombinerer forskjellige proteinkilder som erter og sopp. Resultatet er spesielt saftige burgerkaker med en forbedret næringsprofil.
Ved å bruke OrbiPlant®-teknologien utviklet ved Fraunhofer IME har forskere for første gang lyktes med å dyrke erter effektivt innendørs. Det transportbåndbaserte systemet eliminerer ikke bare bruken av plantevernmidler, men muliggjør også plassbesparende dyrking, noe som reduserer vannforbruket med 95 prosent og gjødselbehovet med 50 prosent. Systemet beveger seg i et bølgelignende mønster, slik at plantene som settes inn i transportbåndet – og følger systemets bevegelser – vokser både oppover og nedover, og dermed også i et bølgelignende mønster, noe som muliggjør plassbesparende dyrking. En fordel med denne designen: Belysningssystemet som brukes skinner inn i dalene som skapes av den nedadgående bevegelsen til det bølgeformede transportbåndet, slik at luft kan slippe ut oppover og forhindre varmeoppbygging som oppstår med konvensjonelle stablede konstruksjoner.
Systemet har også integrert naturlig klimakontroll, noe som reduserer kostnadene for klimaanlegg betydelig. Når transportbåndet beveger seg opp og ned, fôres de suspenderte plantene med aeroponikk. «Aeroponikk er en spesiell substratfri dyrkingsmetode for planter. Plantenes røtter henger inne i transportbåndet og sprayes med en løsning av vann og næringsstoffer. Sammenlignet med hydroponikk, der røttene er nedsenket i næringsløsningen, reduserer aeroponisk vanning mengden vann i systemet dramatisk», forklarer Stift. Substratfri dyrking har en annen fordel: I motsetning til å dyrke belgfrukter på åpen jord, er plantene rene, og hele biomassen, inkludert blader og røtter, kan brukes direkte til proteinproduksjon uten forvasking.
Forskere ved Fraunhofer IVV i Freising jobber med å utvikle smakfulle matvarer av høy kvalitet fra ulike proteinkilder. Et næringsmiddelteknologisenter med eksisterende pilotanlegg for produksjon av kjøtt- og meierialternativer, samt bakevarer, på stedet i nærheten av München, tilbyr ideelle forhold for å utvikle matvarer til markedsmodning. Takket være toppmoderne analysemetoder kan forskerne evaluere individuelle råvarer med tanke på sammensetning, funksjonelle egenskaper og sensoriske egenskaper som smak og lukt. «Målet er å kombinere proteinsystemene med deres respektive beste egenskaper, optimalisere dem sensorisk og funksjonelt, og dermed skape nye produkter som veganske kjøttalternativer», sier Mittermaier.
Forskningsarbeidet innen FutureProteins har resultert i en serie prototyper med høy forbrukeraksept: I tillegg til burgerkaker og veganske kjøttboller laget av en blanding av erteprotein og soppmycel, ble smaks- og aromaprofilene til glutenfrie insektbrød, desserter og softis laget av forskjellige planteproteiner, og pasta med algefyll, vurdert svært positivt av smakere. «Med burgerkakene laget av erter og sopp og den fylte pastaen ønsker vi å appellere til massemarkedet. Vi ser på insektbrødene mer som et nisjeprodukt», sier forskeren. «Sammenlignbare burgerkaker laget av en kombinasjon av forskjellige proteinkilder er ennå ikke tilgjengelige for kjøp. Blandingen av erter og soppmycel produserer spesielt saftige burgere med betydelig reduserte nivåer av kunstige smaker og tilsetningsstoffer som hydrokolloider, som vanligvis er inkludert i mange oppskrifter på grunn av deres gel- og teksturdannende egenskaper.»
Mittermaier og teamet hennes vil presentere dette og annet forskningsarbeid på IFFA-messen i Frankfurt fra 3. til 8. mai 2025. Forskerne tar sikte på å lisensiere de utviklede matprototypene, samt systemene som utvikles i prosjektet, til industrien.
Deltakende institutter
Fraunhofer-instituttet for molekylærbiologi og anvendt økologi IME, Aachen (koordinering)
Fraunhofer-instituttet for prosessteknikk og emballasje IVV, Freising og Dresden (koordinering)
Fraunhofer-instituttet for grenseflateteknikk og bioteknologi IGB, Stuttgart
Fraunhofer-instituttet for optronikk, systemteknologier og bildeutnyttelse IOSB, Karlsruhe
Fraunhofer-instituttet for maskinverktøy og formingsteknologi IWU, Chemnitz
Fraunhofer Institutt for miljø-, sikkerhet- og energiteknologi UMSICHT, Oberhausen
Les også
GoNina tilbyr AI-løsning for å bekjempe matsvinn | Pugnalom
Mikroporøse krystaller oppdager fordervet proteinrik mat | Pugnalom
