"Daging dari alga": bagaimana mikroalga dan soya menjadi potongan masa depan

Siapa yang boleh kita percayai dengan protein baharu untuk planet kuali? Saintis bahan Stefan Guldin (TUM/TUMCREATE, projek Proteins4Singapore) menunjukkan jawapan yang tidak konvensional: mikroalga + soya. Dalam artikel baru-baru ini dalam Nature, beliau menerangkan cara bahan mentah diperoleh daripada kultur sel tunggal dengan 60-70% protein, dan kemudian "ditala" pemasangan sendiri dan teksturnya untuk meniru gigitan dan juiciness "daging". Konteksnya ialah matlamat "30 hingga 30" Singapura: untuk menghasilkan 30% makanan secara tempatan menjelang 2030 dalam persekitaran yang terhad di daratan, di mana bioreaktor alga padat kelihatan sangat logik.

Latar belakang kajian

Sumber protein alternatif bukanlah kehendak yang bergaya, tetapi tindak balas kepada beberapa kesesakan sekaligus: pertumbuhan penduduk, kekangan iklim, kekurangan tanah dan air, dan di beberapa bandar besar, kelemahan rantaian bekalan bergantung kepada import. Singapura adalah contoh contoh: negara itu mengimport bahagian terbesar makanannya dan telah menetapkan matlamat "30x30" - untuk menghasilkan 30% daripada dietnya di dalam negara menjelang 2030. Dalam geografi sedemikian, bioreaktor padat dan fotobioreaktor tertutup dengan mikroalga adalah logik: mereka tidak memerlukan tanah, beroperasi sepanjang tahun, dan" boleh skala "mengikut bandar."

Mikroalga menarik bukan sahaja untuk pengeluaran "menegak" mereka. Sebilangan strain ( Chlorella, Nannochloropsis, Arthrospira/"spirulina" ) membekalkan 50-70% protein dalam bahan kering, dan asid lemak tak tepu, pigmen dan antioksidan datang bersama-sama dengan protein. Pekat dan pengasing protein boleh diperolehi daripada biojisim tersebut - "blok binaan" untuk sistem makanan. Kelebihan mereka berbanding kebanyakan tanaman berasaskan tanah ialah fleksibiliti komposisi melalui kawalan keadaan penanaman dan kebebasan daripada bermusim: kelompok pengeluaran lebih mudah untuk diseragamkan.

Tetapi "serbuk hijau" tidak berubah menjadi "cutlet" dengan sendirinya. Protein alga mempunyai profil rasa dan aroma yang khusus (klorofil, nota "marine"), keterlarutan dan gelasi berubah-ubah, dan dinding sel yang kuat menyukarkan penghadaman jika tidak diproses dengan betul. Oleh itu penghantar teknologi: pecahan, pelunturan/penyahbauan, pelarasan sifat berfungsi (pengemulsian, pengekalan air, kelikatan). Pada masa yang sama, pengeringan dan pengasingan biojisim mesti dilakukan dengan cekap tenaga, jika tidak, sebahagian daripada keuntungan alam sekitar dan harga akan hilang; tambah di sini peraturan "makanan novel" dan isu alergen - dan menjadi jelas mengapa laluan dari reaktor ke kaunter adalah panjang.

Kunci kepada pengalaman "daging" adalah penstrukturan. Pekatan protein mesti dipaksa untuk menyusun sendiri menjadi struktur mikro berserabut dan berlapis yang memberikan "gigitan" elastik dan mengekalkan jus dan lemak. Ini dicapai melalui medan ricih, penyemperitan, kawalan pemisahan mikrofasa, dan penambahan lipid/prekursor aromatik. Dalam amalan, protein alga sering diadun dengan protein soya: ini menjadikannya lebih mudah untuk mencapai profil asid amino yang betul, meningkatkan pembentukan tekstur dan "mengetuk" rasa alga. Halangan terakhir ialah pengguna: kami memerlukan resipi untuk masakan tempatan, rasa buta dan pelabelan yang jelas. Inilah sebabnya mengapa sains bahan dan alat deria ditambahkan pada algoritma kimia makanan: tanpanya, "daging alga" akan kekal sebagai demonstrasi makmal, bukan produk yang akan dibeli orang untuk kali kedua.

Mengapa mikroalga?

• Protein hingga penuh. Sesetengah jenis menyediakan sehingga 60-70% protein dalam bahan kering - setanding dan lebih tinggi daripada sumber biasa.
• Format bandar. Mereka tumbuh dalam reaktor, hampir tanpa tanah dan dengan jejak air yang kecil - sesuai untuk bandar mega seperti Singapura.
• Pemprosesan yang fleksibel. Fraksi protein diekstrak daripada biojisim, yang boleh digunakan sebagai "pembina" tekstur.

Apa yang sedang dilakukan oleh pasukan Guldin?

Fokus kajian adalah bagaimana untuk membuat protein tumbuhan berkelakuan seperti "daging". Pendekatan sains bahan adalah penentu di sini: dengan mengawal penyusunan diri benang protein dan interaksinya dengan air dan lemak, adalah mungkin untuk memasang struktur mikro yang dikehendaki - lapisan, gentian, keanjalan. Ini berlaku apabila "fizik bahan lembut" berfungsi mengikut citarasa.

• Bahan mentah: campuran mikroalga dan protein soya - keseimbangan rasa, pemakanan dan harga.
• Proses: pengekstrakan → pemilihan keadaan pemasangan sendiri → ujian pudina/kunyah dan juiciness → pelarasan resipi.
• Tempat: konsortium TUMCREATE/Proteins4Singapore - jambatan antara asas dan teknologi makanan untuk memenuhi keperluan negara kota.

Apa yang sudah jelas - dan apa yang memperlahankan "alt-daging" pada alga

• Kelebihan:
  • ketumpatan protein tinggi dan profil asid amino lengkap dalam beberapa spesies;
  • skalabiliti dalam sistem tertutup;
  • prospek mengurangkan karbon dan jejak air.
• Cabaran:
  • rasa dan aroma (klorofil, nota “marine”) memerlukan pelekat dan pelunturan pigmen;
  • sifat kefungsian (keterlarutan, pengegelan) berbeza antara spesies dan bergantung kepada pemprosesan;
  • ekonomi dan peraturan: kestabilan rantaian bekalan tanaman, penyeragaman kepekatan protein.

Mengapa Singapura (dan bukan sahaja) memerlukan ini

Singapura mengimport >90% makanannya dan menyasarkan untuk menghasilkan 30% makanannya secara tempatan menjelang 2030. Reaktor mikroalga padat + pemprosesan protein menjadi produk "daging" ialah satu cara untuk menambah gram protein bagi setiap meter persegi dan mengurangkan kerentanan untuk membekalkan kejutan. Perkara yang sama berlaku untuk bandar yang mengalami kekurangan tanah dan air.

Cara membuat "gigitan daging" dari "bubur hijau"

• Struktur: mengawal pemisahan mikrofasa dan orientasi gentian protein (penyemperitan, medan ricih) - oleh itu gentian dan "gelombang" apabila digigit.
• Juiciness: membungkus lemak, mengikat air dengan hidrokoloid - tiruan "jus daging".
• Rasa: penapaian, pemilihan profil lipid dan prekursor aromatik - bergerak menjauhi nota "rumpai laut" ke arah "umami".

Apa Seterusnya untuk Proteins4Singapore

• Dari makmal ke bengkel mini: kestabilan kelompok, jangka hayat, logistik sejuk.
• Dietetik dan keselamatan: alergen protein tumbuhan, kebolehcernaan, pelabelan.
• Ujian Pengguna: Rasa Buta dan Penyelidikan Tingkah Laku dalam Masakan Asia – Perkara Rasa.

Komen penulis

Bahan itu terdengar pragmatik, optimisme "kejuruteraan": mikroalga bukan eksotik demi gembar-gembur, tetapi pembina sebenar untuk produk protein, jika anda melihat tugas itu melalui mata saintis bahan. Kuncinya bukan hanya untuk mengembangkan biojisim dengan 60-70% protein, tetapi untuk mengajar pecahan protein untuk dipasang ke dalam struktur mikro "daging" dan pada masa yang sama mengekalkan rasa, juiciness dan harga. Oleh itu, pertaruhan adalah pada duet mikroalga + soya: yang pertama mempunyai ketumpatan protein dan pengeluaran padat, yang kedua mempunyai kebolehtekstur yang terbukti dan profil rasa "lembut".

Pengarang menekankan beberapa perkara penting, selalunya "tidak diucapkan":

• Tekstur dan deria lebih penting daripada slogan. Jejak "hijau" adalah kelebihan, tetapi orang akan membeli apa yang menyenangkan untuk dikunyah dan lazat untuk dimakan. Oleh itu, penekanan pada pemasangan sendiri protein, serat, dan pengekalan lemak/jus.
• Fungsi lebih penting daripada taksonomi. Ia tidak begitu penting "jenis alga" sebagai sifat fungsian (keterlarutan, geli, pengemulsi) yang disediakan oleh pecahan protein terpencil selepas pemprosesan.
• Campuran bukan kompromi, tetapi strategi. Campuran protein alga dan soya membantu menutup tiga tugas sekaligus: profil asid amino, keberkesanan teknologi dan peneutralan nota "marin".
• Logik pengeluaran bandar. Bagi Singapura dan bandar-bandar besar, kuncinya ialah "protein/m²" dan kemerdekaan bermusim: reaktor tertutup, rantaian bekalan pendek, kestabilan kelompok.
• Ekonomi dan tenaga adalah penapis realiti. Dehidrasi/pelunturan murah dan penskalaan bengkel mini adalah kesesakan; tanpa mereka, ekologi dan harga boleh "mengejat" pada peringkat pemprosesan.
• Peraturan dan amanah. "Makanan novel" ialah piawaian, alergen, pelabelan dan ujian pengguna, dan untuk masakan tempatan (bukan sekadar "format burger").

Apa, menurut penulis, perlu berlaku seterusnya untuk "daging rumpai laut" beralih daripada demonstrasi kepada produk besar-besaran:

• Seragamkan kepekatan protein (batch ke batch mengikut metrik berfungsi, bukan hanya dengan % protein).
• Cekap tenaga menyelesaikan langkah "kotor" - pengasingan air, penyahbauan/pemutihan tanpa kehilangan nutrisi.
• Lancarkan rantaian pengeluaran mini di bandar: daripada reaktor kepada saluran penyemperitan perintis dan logistik sejuk.
• Pautkan resipi dengan konteks masakan (Asia/Eropah): aroma, lemak, rempah - untuk ujian tingkah laku sebenar.
• Kirakan secara jujur LCA (karbon/air/tenaga) untuk skala sebenar, bukan gram makmal.

Mesej utama: protein alternatif bukanlah satu "bahan super", tetapi gabungan sains bahan dan penyelesaian makanan. Mikroalga memberikan kekompakan dan ketumpatan protein, soya menyediakan "tetulang" tekstur yang boleh dipercayai, dan kejuruteraan yang cekap mengubahnya menjadi produk yang anda ingin makan untuk kali kedua.

Kesimpulan

Mikroalga bukanlah fantasi futuristik, tetapi platform teknologi untuk bandar yang kekurangan tanah dan protein diperlukan. Hasil kerja Guldin dan rakan sekerja menunjukkan bahawa jika anda mengawal pemasangan sendiri dan tekstur protein, pekatan "hijau" benar-benar bertukar menjadi produk "daging" - dan ini secara logiknya sesuai dengan strategi kemampanan makanan Singapura 30x30. Kemudian datang larian jarak jauh: aroma, kos, standard dan cinta pengguna.

Sumber: Christine Ro. Bahan mentah: menukar protein alga kepada daging palsu. Alam Semula Jadi, 18 Ogos 2025; temu bual dengan S. Guldin (TUM/TUMCREATE, Proteins4Singapore). Konteks tambahan: 30×30 matlamat dan bahan tentang Proteins4Singapore. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-02622-7