Tre brillanti innovazioni negli alimenti sintetici

Negli ultimi anni, il movimento delle etichette pulite si è fatto strada nel industria alimentare.  Traditional methods of food production that relied on heavy processing and artificial ingredients are losing traction with current consumers, while fast-growing food startups boasting products in the good-for-you category are continuing to gain market share.  While many of flavors used in the food industry are still produced using synthetic chimica and petrochemical feedstocks, consumer desire for natural flavors is also on the rise.  At the same time, most food products are not fully ‘synthetic’; the main source of all foods we eat today is still from plants and animals, even if there is some chemical and biological modification along the way.  Here we outline some brilliant innovations in synthetic foods:

La NASA e il progetto di sintesi alimentare

Between the 1960s and 1970s, the NASA Ames Ricerca Center embarked on a progetto per produrre cibo senza utilizzare organismi viventi tradizionalmente consumati, come le colture o il bestiame. La premessa di base del progetto era che gli astronauti avrebbero continuato ad esplorare lo spazio in missioni sempre più lunghe. Lo spazio e il peso disponibili per gli alimenti immagazzinati a bordo dei veicoli spaziali sarebbero stati limitati, e sarebbero stati necessari altri processi per nutrire l'equipaggio umano. Mentre la coltivazione del cibo era considerata un'opzione praticabile, la velocità e l'area in cui il cibo poteva essere coltivato avrebbero limitato la quantità di cibo disponibile in qualsiasi momento. Invece, il programma ha studiato semplici metodi chimici che potrebbero rigenerare il cibo usando prodotti di scarto e carburante per razzi.

Sono state pubblicate diverse pubblicazioni sui processi sviluppati per generare carboidrati commestibili da acqua, anidride carbonica ed elettricità. Questi processi si basavano sulla scissione elettrochimica dell'acqua in idrogeno e ossigeno. L'idrogeno gassoso verrebbe fatto reagire con l'anidride carbonica, catturata dall'esalazione dell'equipaggio aerospaziale, per formare metano. Il metano verrebbe poi convertito in formaldeide da un'attenta ossidazione parziale con l'ossigeno e condotto in una serie di reazioni catalizzate che formano zuccheri formosi o glicerolo dalla formaldeide. Gli zuccheri formosi sono simili ai tipici zuccheri che mangiamo, come il glucosio, il saccarosio o il fruttosio, e quindi possono essere facilmente digeriti dall'uomo per ottenere energia. Il glicerolo è un intermedio comune che si forma nel corpo umano sulla strada per metabolizzare gli zuccheri, e quindi è anche un prodotto commestibile. Questi prodotti di carboidrati puri possono essere ulteriormente fatti reagire insieme per formare lunghi polimeri simili all'amido o usati direttamente come dolcificanti.

I meccanismi e le trasformazioni nel #formoso reazione sono rivisti. http://t.co/O89Tw7iS9W pic.twitter.com/gAGdcjskgJ

- ChemSusChem (@ChemSusChem) 17 giugno 2014

Il sistema complessivo di generazione di cibo sarebbe limitato solo dalla quantità di elettricità disponibile per eseguire la reazione di elettrolisi per formare idrogeno e potrebbe fornire la maggior parte delle calorie di carboidrati necessarie agli esseri umani. Lipidi e proteine sono anche necessari per una dieta equilibrata, ma i processi chimici necessari per produrre questi composti alimentari sono complicati e laboriosi. Per aggirare queste sfide, i ricercatori hanno suggerito di usare un batterio, Hydrogenomonas eutrophache si nutre di gas idrogeno, anidride carbonica e minerali, e li converte in un integratore ricco di proteine che contiene anche lipidi, vitamine e altri nutrienti essenziali necessari al corpo umano. Anche se in questo processo verrebbe utilizzato un organismo vivente, i batteri potrebbero produrre biomassa rapidamente e senza un'ampia manutenzione. In questo modo, un'intera dieta potrebbe essere prodotta usando solo semplici tecnologie chimiche e biologiche che potrebbe essere collocato in un veicolo spaziale. Tuttavia, la tecnologia non è mai stata implementata in qualsiasi forma pratica per le missioni spaziali.

Sintesi del cibo con l'elettricità

Recentemente, in un progetto comune tra il VTT Technical Research Centre of Finland e la Lappeenranta University of Technology, i ricercatori hanno sviluppato un metodo per produrre un prodotto alimentare altamente proteico da acqua, anidride carbonica, batteri ed elettricità. Come il processo batterico menzionato prima, i batteri usati qui sono di un tipo speciale che può digerire il gas idrogeno prodotto dall'elettrolisi dell'acqua e l'anidride carbonica catturata dalla combustione di combustibili fossili, e convertirli in biomassa commestibile.

 

Un team di scienziati ha appena prodotto cibo dall'elettricità - e potrebbe essere la soluzione alla fame nel mondo https://t.co/RhowrhVLuv #Finlandia

— Earth Accounting (@EarthAccounting) 5 agosto 2017

Il Progetto Food From Electricity ha il potenziale per ridurre le emissioni di gas serra come un modo alternativo ed efficiente dal punto di vista energetico per creare cibo. A differenza dell'agricoltura tradizionale, che si basa sulla conversione energetica della luce solare in zucchero attraverso la fotosintesi, l'elettricità catturata direttamente dai pannelli solari potrebbe essere utilizzata per alimentare il processo. Si calcola che il metodo sia dieci volte più efficiente della produzione agricola basata sulle colture. L'altro vantaggio è che il processo può essere facilmente scalato e non richiede grandi tratti di terreno; un magazzino a più piani sarebbe in grado di produrre la stessa produzione di un campo di colture. Inoltre, i pesticidi e i fertilizzanti chimici che normalmente scorrono via e causano danni all'ambiente locale non sarebbero necessari per questa produzione alimentare basata sui batteri. Altri modi per applicare la tecnologia includono dispositivi a casa che genererebbero cibo su richiesta per le regioni che lottano con forniture alimentari adeguate e potrebbero ridurre l'impatto di malnutrizione globale.

Carni sintetiche

Altri lavori condotti dalla NASA includono la ricerca su tecnologia della carne sintetica.  That work has since been spun out into various academic research projects and startup technologies.  Synthetic, or cultured, meat relies on the same biotecnologia developed to create replacement tissue and organs used in the medical field.  Stem cells from the desired animal (cow, pig, fish, etc.) are grown in a nutrient-rich broth under sterile conditions.  The stem cells are encouraged to differentiate into muscle tissue using a specialized medium containing factors that signal the cells to change.  The matured muscle tissues are ‘exercised’ by stretching to promote muscle growth and harvested after the desired size is reached.  The meat-like material is then shaped and flavored to give a meat product similar to the meat from an animal

 

L'allevamento di carne su larga scala è ampiamente insostenibile. Pensi che la carne sintetica sia la risposta? http://t.co/xxRLAxC9qE pic.twitter.com/yIYy9xzHyH

- Agricoltore moderno (@ModFarm) 30 settembre 2014

Anche se ancora in fase di sviluppo, i prodotti a base di carne coltivata hanno molti vantaggi che li rendono un'alternativa attraente ai modi attuali in cui alleviamo il bestiame e raccogliamo la loro carne. Poiché la carne viene coltivata in un ambiente chiuso e sterile, sono necessari meno antibiotici per mantenere il prodotto libero da agenti patogeni. La carne stessa non ospiterebbe parassiti o agenti patogeni di origine alimentare che potrebbero rappresentare un rischio per la salute, a differenza del bestiame naturale. Inoltre, i rifiuti prodotti dal processo possono essere gestiti meglio e persino riciclati. Attualmente, i mezzi nutritivi utilizzati per far crescere i tessuti di carne provengono dal grembo delle mucche partorienti, ma l'obiettivo finale è quello di alimentare le colture cellulari con mezzi derivati da fonti vegetali, il che potrebbe potenzialmente ridurre l'impatto ambientale della produzione di carne. Altri vantaggi includono la quantità ridotta di spazio necessario per coltivare la carne, liberando i terreni dei ranch e delle fattorie per altri usi, e la capacità di manipolare il processo di crescita per creare materiali di carne su misura e ibridi. Per esempio, le cellule potrebbero essere coltivate per includere sia tessuti di pesce che di bovino nella sua matrice, dando un prodotto unico impossibile da creare altrimenti. Oppure i tessuti potrebbero essere programmati per produrre rapporti precisi di grasso/proteine, o concentrazioni più elevate di composti di sapore desiderati. In definitiva, la tecnologia della carne sintetica può aprire le porte a nuove opportunità, innovazioni ed esperienze culinarie ancora da vedere.

Sintetici e oltre

Il termine 'sintetico' tende ad avere una connotazione negativa nel nostro mondo moderno. Mentre il mercato si sta spostando costantemente verso prodotti di origine naturale, le crescenti preoccupazioni ambientali e le sfide socioeconomiche globali potrebbero richiedere all'industria alimentare di affidarsi a prodotti alimentari di derivazione sintetica. Mentre ci muoviamo verso il futuro, una combinazione di alimenti sintetici e naturali continuerà ad essere un pilastro delle nostre diete.

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