Olej z mikrobów może stać się zamiennikiem dla oleju palmowego

Olej palmowy to najpopularniejszy na świecie olej roślinny, znajdujący się w połowie wszystkich produktów w supermarketach i siedmiu na 10 produktów do pielęgnacji ciała. To właśnie on sprawia, że nachosy są chrupiące, detergenty skuteczne, a pasta do zębów miękka. Wykorzystywany jest również jako biopaliwo. Od 2016 roku globalne zużycie oleju palmowego wzrosło o 73%.

Jednak olej palmowy i jego nieustanne stosowanie są problematyczne. Wycinanie lasów w celu zrobienia miejsca pod plantacje palmy olejowej jest jednym z głównych czynników wylesiania w tropikach: w latach 1972-2015 dwa największe na świecie kraje produkujące olej palmowy, Indonezja i Malezja, straciły odpowiednio 16% i 47% swoich lasów na rzecz upraw.

Wylesianie jest związane z szeregiem problemów środowiskowych, takich jak m.in. zmiana klimatu, problemy z żyznością gleby i niska jakość wody.

Różnorodność biologiczna również doznaje poważnego ciosu: badania szacują, że różnorodność ssaków zmniejsza się nawet o 90%, gdy lasy są wycinane pod uprawę palmy olejowej.

Jednak na horyzoncie może pojawić się równie wielowymiarowa, ale mniej problematyczna alternatywa dla oleju palmowego: olej wytwarzany z mikrobów.

Sekretów sukcesu oleju palmowego jest co najmniej kilka. Na plan pierwszy wysuwa się jego wydajna i tania w porównaniu z innymi olejami uprawa. Z jednego akra (ok. 0,4 ha) palmy olejowej, drzewa, z którego powstają owoce, z których produkuje się olej palmowy, można uzyskać ponad 1,35 tony oleju palmowego rocznie, co najmniej sześć razy więcej niż z innych olejów jadalnych.

Ponadto, palma olejowa rozwija się przez cały rok w tropikach, rośnie na wielu różnych glebach i jest wieloletnia (trwa do 25 lat), co czyni ją bardziej produktywną niż uprawy roczne, takie jak orzeszki ziemne, soja i inne rośliny oleiste.

Olej palmowy jest wyjątkowy również dlatego, że zawiera mniej więcej równe części tłuszczów nasyconych i nienasyconych, co czyni go niezwykle stabilnym chemicznie. Dzięki temu pakowana żywność ma długi okres przydatności do spożycia.

Te cechy sprawiają, że znalezienie odpowiedniego zamiennika jest czymś w rodzaju znalezienia świętego Graala.

Według Philippa Arbtera, biotechnologa z Uniwersytetu Technicznego w Hamburgu, naukowcy zaczęli szukać alternatywnych źródeł oleju jadalnego z konieczności, którą narzuciła im wojna.

Kiedy w czasie I wojny światowej masło i smalec stały się towarem deficytowym, niemieccy badacze odkryli, że pewne rodzaje drożdży również produkują tłuste lipidy. Władze wkrótce założyły dwie fabryki zajmujące się produkcją bogatej w tłuszcz pasty, która była używana przy pieczeniu chleba, w cieście zamiast tłuszczu; do smarowania na chleb zamiast masła.

Te wysiłki zniknęły po wojnie, kiedy wystarczające dostawy z roślin i zwierząt stały się ponownie dostępne.

Ale zainteresowanie olejami mikrobiologicznymi (opartymi na drożdżach i innych mikroorganizmach, takich jak algi) pojawiło się ponownie w ostatnich latach jako przyjazny dla środowiska substytut oleju palmowego, który wydaje się bardziej opłacalny niż inne oleje roślinne.

Mikroby mogą być szybko hodowane w kompaktowej, kontrolowanej klimatycznie przestrzeni wewnętrznej, aby produkować potencjalnie duże ilości oleju.

Do tej pory naukowcy zidentyfikowali ponad 40 alg i 70 szczepów drożdży bogatych w olej. Aby zebrać ten olej w laboratorium, mikroby są najpierw hodowane, zwykle w agarowych szkiełkach Petriego, a następnie przenoszone do szklanych słoików lub zbiorników ze stali nierdzewnej. Podaje się im tlen i cukier, co uruchamia fermentację i powoduje namnażanie się komórek. Kiedy mikroby osiągną masę krytyczną, co trwa kilka dni, pękają, uwalniając zawarty w nich olej.

Najtrudniejszą częścią jest optymalizacja procesu, aby wydobyć najwięcej oleju.

Seraphim Papanikolaou z Uniwersytetu Rolniczego w Atenach w Grecji, lider w dziedzinie badań nad drożdżami oleistymi, mówi, że należy wziąć pod uwagę wiele czynników: szczep bakterii, temperaturę hodowli, prędkość mieszania, ilość napowietrzania, rodzaj materiału wsadowego i częstotliwość podawania oraz metodę lizy komórek, by wymienić tylko kilka z nich.

Największa wydajność, jaką udało się osiągnąć naukowcom, wyniosła 83 proc., co oznacza, że uzyskano 8,3 grama oleju z 10 gramów drożdży. Jednak średnio udaje się uzyskać wydajność rzędu 50-55 proc. Te potencjalnie wysokie plony są częściowo tym, co czyni olej mikrobiologiczny tak atrakcyjnym jako alternatywa dla oleju palmowego.

Oleje mikrobiologiczne zapowiadają się jako bardziej przyjazne dla środowiska niż olej palmowy. Mikroorganizmy mogą być uprawiane niezależnie od warunków klimatycznych i bez konieczności posiadania dużych połaci ziemi. Jedyne co jest potrzebne, to odpowiedni bioreaktor.

Hodowla mikrobów, które żywią się odpadami, może jeszcze bardziej zwiększyć zrównoważony rozwój. Obecnie bada się, czy tradycyjne pożywki stosowane do hodowli mikroalg można zastąpić zużytym ziarnem browarniczym lub odpadami sojowymi.

Podobnie badacze z NextVegOil (Niemcy) produkują olej z grzyba Ustilago maydis żywiącego się resztkami kukurydzy, a holenderski startup NoPalm uzyskuje olej z drożdży fermentujących skórki ziemniaków i wyrzucane warzywa..

Być może jedną z największych atrakcji oleju mikrobiologicznego jest to, że organizmy, które go produkują, można przeprojektować przy użyciu narzędzi inżynieryjnych i obliczeniowych biologii syntetycznej. Chociaż stosunek tłuszczów nasyconych do nienasyconych musi być utrzymany na poziomie zbliżonym do 50-50, aby naśladować właściwości oleju palmowego, badacze mogą swobodnie bawić się rodzajami tłuszczów w obrębie każdej kategorii. 

Mogliby na przykład zamienić wywołujący cholesterol kwas palmitynowy na stosunkowo zdrowszy nasycony kwas tłuszczowy, taki jak kwas stearynowy, tworząc olej bardziej pożądany na rynku konsumenckim. A wszystko to może się odbyć w ciągu kilku tygodni w laboratorium.