Livsmedelsingredienser från CO2 med mikrobiella konsortia
- Diarienummer
- FFF20-0027
- Projektledare
- Hudson, Elton
- Start- och slutdatum
- 220101-261231
- Beviljat belopp
- 29 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
Vi utvecklar ljus-drivna mikrobiella konsortia som konverterar CO2 till skräddarsydda livsmedelsingredienser. Med molekylär avel, enzymteknik och mikrofluidik-screening skapar vi en plattforms-stam av S. cerevisiae som ackumulerar palm- och kokosnötoljor, två livsmedelsingredienser med ökande efterfrågan men ohållbar försörjning. Vi skapar ytterligare värde med nya designenzymer för valorisering av fettsyror till livsmedelstillsatser. Parallellt optimerar vi en samkultur med arbetsfördelning, där CO2 fixeras av fotosyntetiska cyanobakterier som utsöndrar det socker som blir huvudsaklig föda för jäst. Cyanobakterierna förbättras med maskininlärningsstyrd mutation av Calvin-cykeln. Optimala odlingsparametrar och genetiska mutationer väljs ut i kombinatorisk screening med ny mikrofluidik-teknik. Det omedelbara resultatet blir nya mikrob-stammar och enzymer med hög industriell potential. Genom att fokusera på S. cerevisiae bygger vi på tidigare framgångar inom fett-produktion i jäst och får tillgång till den syntetiska biologins unika verktyg. En tvärvetenskaplig grupp borgar för bred räckvidd och stor påverkan för våra resultat. Vår implementeringsplan inkluderar IP-licensiering till Chalmers-spinouten Biopetrolia. Vår referensgrupp, med representanter från fyra svenska företag, hjälper oss att nå industriella intressenter och identifiera resultat-tillämpningar. Vår långsiktiga vision är en svensk fermentations-plattforms om ersätter otaliga importerade växtbaserade livsmedel.
Populärvetenskaplig beskrivning
Den globala marknaden för livsmedelsprodukter förväntas växa med 7% per år och uppgå till 7,5 miljarder USD år 2023. Miljömedvetenhet, välbefinnande och hälsa utgör ledstjärnor i utvecklingen av framtidens självförsörjande och hållbara livsmedelsystem. En snabbt framväxande trend är att ersätta syntetiska livsmedelstillsatser, som tex färgämnen, med biobaserade produkter. I synnerhet palm- och kokosnötsolja har åtnjutit ett ökat intresse med stark marknadstillväxt. Dessa oljor har en tilltalande textur och egenskaper idealiska för ingredienser i smör och konfektyr, och som tillsats till vegetabiliskt protein. I Europa kan palmolja utgöra 6% av det dagliga fettintaget och 2019 importerades 10300 ton palmolja till Sverige, vilket var nästan en fördubbling från 2015. Produktionen av dessa oljor är dock inte hållbar och endast 20% av palmoljan är certifierad. Växterna odlas på tropiska plantager, vilket är förknippat med avskogning och stor åtgång av odlingsbar mark. Kokosnötsplantager kan vidare ha en hög miljöpåverkan, eftersom de huvudsakligen ligger på tropiska öar där de utgör ett hot mot inhemska växt- och djurarter. Samtidigt ökar marknaden för kokosnötolja, eftersom den har blivit en lipidersättning för mejeriprodukter. Självförsörjningen utgör ytterligare ett hinder: andra växter uppvisar en annan uppsättning triglycerider, vilka ger sämre livsmedelsegenskaper. Innovativa produktionssystem behövs därför för att möjliggöra en hållbar syntes av livsmedelsoljor i Sverige och globalt. I detta projekt kommer vi att utveckla ett mikrobiellt produktionssystem för skräddarsydd biosyntes av livsmedelstillsatser och som uppfyller två viktiga behov: det är tillräckligt flexibelt för att producera matoljor och andra tillsatser och det har en billig och riklig insats vilket utgörs av avfall från Sveriges skogsindustri. För att uppnå detta mål använder projektet ett fotosyntetisk mikrobiellt konsortium för att effektivt fixera och konvertera klimatgasen CO2 till näring, vilken sedan tillgodogörs av jästfabriker för att producera palm- och kokosnöts- olja. Dessutom kommer projektet utveckla nyckelenzymer för andra livsmedelstillsatser. Vi föreställer oss därför att många livsmedelstillsatser som för närvarande skördas från otaliga växter runt om i världen istället kan produceras lokalt via jäsning, med hjälp av de framsteg som gjorts inom detta projekt. Detta skulle utgöra en viktig milstolpe i en självförsörjande livsmedelsproduktionskedja i Sverige.