Primele arome au fost făcute din plante, dar au fost înlocuite treptat cu alternative „artificiale”, datorită progreselor în chimia sintetică.

Cu toate acestea, până la sfârșitul secolului al XX-lea, aromele naturale au revenit la modă. Dar are întotdeauna sens să extrageți arome din plante dacă le puteți produce mai eficient - și mai durabil - prin fermentarea microbiană și cum ar putea arăta producția de arome până la sfârșitul secolului 21?

Cum va arăta industria aromelor în 2099, presupune oricine, „Dar dacă te uiți la următorii 10 ani, cu ușurință 30% din piața aromelor ar putea fi realizată din produse biotehnologice”, a declarat Katy Oglesby, șefa aromelor Blue California, într-un Panel moderat de FoodNavigator-SUA la conferința virtuală SynBioBeta despre alimentație și agricultură din această săptămână.

„Timpul pentru biotehnologie este cu adevărat chiar acum.”

În cele din urmă, „mai mult de 100% din piața de astăzi ar putea fi deservită de biologia sintetică”, a adăugat colegul-panelist Casey Lippmeier, vicepreședinte inovație la specialistul în biologie sintetică Conagen, care oferă științele care stau la baza produselor pe care le vinde direct sau prin filiale precum Blue California, Sweegen și BASF.

Celor care se întreabă dacă matematica lui Lippmeier este puțin oprită, el a clarificat: „Permiteți-mi să explic ce vreau să spun prin asta ... Lucrul despre biologia sintetică este că, pe lângă faptul că face toate moleculele minunate care există în natură, puteți face noi și ei ... și bineînțeles că faceți toate testele de siguranță, dar la sfârșitul zilei ar putea oferi soluții foarte interesante - și mai ales parfumate - care în prezent nu există astăzi, așa că acolo sunt „peste 100% ' vine de la."

Punctul dulce pentru biologia sintetică în producția de arome

În practică, desigur, a spus Lippmeier, nu ar avea sens să producem fiecare aromă într-un rezervor de fermentare astăzi, chiar dacă tehnologia este deja acolo pentru a crea un număr mare de arome în acest fel: „Pentru a fi clar, nu am fost încercând să sugerăm că vom înlocui toate extractele botanice, nu văd asta. ”

Probabil că nu vom folosi curând biologia sintetică pentru a produce zahăr de masă, de exemplu, „pentru că trestia de zahăr face asta la fel de eficient ca orice altceva de pe planetă”, a observat el. „De obicei, punctul nostru dulce este în jurul unor lucruri care sunt mai greu de obținut, care sunt sezoniere, unde ar putea exista constrângeri geopolitice care să afecteze lanțurile de aprovizionare.”

„Nu putem satisface cererea mondială de vanilină naturală fără biotehnologie”

Pentru unele arome, însă, raționamentul economic și de mediu este deja destul de clar, a spus Oglesby.

Chiar acum, de exemplu, 90% din aroma de vanilie folosită în alimente și băuturi este vanilină sintetică fabricată din produse petrochimice, deoarece cererea depășește masiv oferta de păstăi de semințe de vanilie cultivate în Madagascar și o mână de alte locuri.

Cu toate acestea, vanilina poate fi fabricată și „biologic” din materii prime vegetale printr-un proces de fermentare folosind o drojdie „naturală sălbatică” naturală sau dintr-o drojdie modificată genetic care se hrănește cu zahăr, care oferă ambele o experiență aromatică diferită de cea „artificială”. „vanilină și poate fi clasificată ca arome naturale în SUA.

Faptul este că „Nu putem satisface cererea mondială de vanilină naturală fără biotehnologie”, a afirmat Oglesby.

 „Întrebarea pe care trebuie să o puneți este, este posibil să furnizăm cererea mondială de arome naturale dacă nu aplicăm biotehnologia?”

Mai eficient și mai durabil?

Dacă faceți arome în rezervoare de fermentare, a spus Lippmeier, le puteți face la comandă și nu trebuie să vă faceți griji cu privire la vremea imprevizibilă, sezonalitate, instabilitate politică, întreruperi ale lanțului de aprovizionare, metale grele și reziduuri neașteptate de pesticide pe care le aspiră plantele sus din sol.

Și utilizarea unei suită de microbi pentru a transforma zaharurile în molecule țintă, mai degrabă decât să dedice suprafețe mari de teren agricol pentru a crește plante care ar putea produce aceste molecule doar în cantități microscopice, este atât mai eficientă, cât și mai durabilă, a afirmat el.

„O mulțime de molecule de aromă și parfum există doar în cantități fracționate în plante și, dacă ar fi să recoltați un câmp întreg de piersici și să strângeți gama-Decalactone, care este responsabilă, în primul rând, pentru aroma de piersici, ați avea cantități diminuat de mici.

„Când le producem printr-o sursă microbiană în fermentație sau folosind enzime într-o bio-conversie [de unde începeți cu un extract de plantă, să spunem și apoi folosiți enzime pentru ao converti într-o moleculă țintă], le putem scala la 250.000 de litri, uneori un milion de litri…. Lucrul frumos al fermentației este că este încă biologie, imită cu adevărat ceea ce se întâmplă în natură și, în multe cazuri, folosește exact aceleași enzime și, astfel, vă oferă o formulare care, în multe cazuri, nu poate fi reprodusă cu chimia sintetică. ”

El a adăugat: „Instrucțiunile pentru natură sunt în natura eiDacă ... mergem la sursa naturală, stabilim care este acel cod genetic care codifică acea anumită enzimă sau enzimele acelei căi biochimice și le instalăm într-unul dintre microorganismele proprii ale platformei noastre și începem să scoatem aromele și parfumurile noastre preferate. ”

Este o aromă făcută într-un rezervor de fermentare la fel ca o aromă extrasă dintr-o plantă?

Dar puteți face față complexității extractelor de plante folosind fermentația / biologia sintetică? Luați extracte de vanilie. Componenta aromatică predominantă este vanilina, dar ce se întâmplă cu celelalte substanțe chimice din vanilie care contribuie la toate acele note complexe de fum, picant, botanic, sulfurat, dulce și cremos?

Potrivit lui Oglesby, este vorba de a decide ce componente sunt importante. Doar pentru că o aromă naturală dintr-o anumită plantă ar putea cuprinde peste 200 de componente nu înseamnă că toate sunt necesare pentru a o reproduce, a spus ea.

„Nu încercăm să potrivim compoziția unui material, încercăm să potrivim performanța acestuia ... așa că folosim o abordare numită precizie moleculară, în care încercăm să identificăm semnătura care caracterizează compușii de impact ... deoarece nu fiecare componentă este importantă pentru gust și aromă funcţie."

Și, deși fiecare dintre elementele cheie ale unei arome date poate fi realizat prin fermentare, a spus Lippmeier, puteți exclude și pe cele care nu contribuie în mod semnificativ la aromă sau pot fi chiar nedorite: „În multe cazuri, ce există de fapt în natură nu este neapărat ceea ce are cel mai bun gust ”.

Ca un exemplu, a spus el, „Extractul de frunze de Stevia are o mulțime de gusturi amare care au încetinit adoptarea ... avem o tehnologie proprie pentru conversia moleculelor care transmit acele arome amare și transformarea lor [folosind enzime] într-un dulce cu un gust mai bun. arome [cum ar fi Reb M]. ”

Și tehnologia se îmbunătățește tot timpul, a adăugat el: „Facem bio-conversii care sunt în mai multe etape, deci nu doar folosind o singură enzimă care convertește un lucru în altul și va deveni mai complexă doar pe măsură ce trece timpul. pe. Tehnologiile de editare genică sunt adoptate foarte rapid în industria noastră.

„Unul dintre lucrurile minunate despre biologia sintetică este că putem produce molecule purificate foarte bine direcționate atunci când vrem, sau putem face și amestecuri mai mari.”

Se schimbă biologia sintetică structura industriei aromelor?

Deci, cum are impact biologia sintetică asupra industriei aromelor? Sunt toate marile case aromatice parteneriate cu companii cu expertiză în biologia sintetică sau ar putea companiile specializate în această tehnologie să apară ca furnizori cheie de aromă în sine?

Este puțin cam ambele, a spus Oglesby: „Toți jucătorii cheie lucrează în acest domeniu; unii colaborează, unii dezvoltă capacități interne și unii fac ambele, dar cu siguranță văd un furnizor cheie de arome bazat pe biotehnologie, care este Blue California. ”

Conagen furnizează știința care stă la baza produselor pe care le vinde direct sau prin filiale precum Sweegen, Blue California și BASF. Capacitățile sale de dezvoltare și fabricație ale aromelor și parfumurilor includ:

• Vanilină naturală în colaborare cu BASF

• Arome și arome de mentă

• Arome fructate din lactone - piersică, căpșuni, portocale, vanilie, nucă de cocos

• Arome și arome de coajă de portocală

• Condiment de ardei iute din capsaicine

• Parfum de lemn de santal

• Parfumuri florale din terpenoide și carotenoide - parfumuri de trandafir și violet

• Glicozide Reb D + M steviol în colaborare cu Sweegen

Potrivit Casey Lippmeier, când vine vorba de aromele moleculelor produse folosind biologia sintetică: „Suntem [ca industrie] în intervalul 50-100, ceea ce este probabil mai mult decât își dau seama oamenii.

La Conagen în mod specific, el a spus: „Lactonii, în general, ca o clasă de molecule, sunt responsabili de parfumurile moscate, aromele fructate și, în unele cazuri, aromele de unt, așa că extindem portofoliul nostru de produse și am realizat mai mult de două duzini până acum."

Arome, biologie sintetică și factorul OMG

Pionierii din spațiu compară biologia sintetică cu programarea computerizată, doar cu secvențe genetice. Secvențele ADN servesc în mod eficient ca linii de cod de computer (care pot fi tipărite acum în mod surprinzător de ieftin) care pot fi inserate în microorganisme precum drojdia (care sunt de obicei hrănite cu un fel de materie primă zahărită în rezervoare mari de fermentație), astfel încât acestea să exprime orice, de la vitamine la arome.

Moleculele de aromă care utilizează această tehnologie pot fi exprimate direct de un microb modificat genetic sau pot fi realizate printr-un proces de bio-conversie folosind enzime dintr-un microb modificat genetic.

Aromele produse în acest mod nu sunt ele însele OMG-uri și nu necesită etichete „bioinginerate” conform noilor legi federale de etichetare. Aromele finale nu conțin niciun microorganism gazdă modificat genetic.

Dar cum sunt privite de schemele de certificare non-OMG?

Aromele produse cu ajutorul acestor enzime (clasificate drept ajutoare de procesare) „pot să nu fie eligibile” pentru eticheta verificată a proiectului non-OMG, atâta timp cât ajutoarele de procesare nu conțin> 0,5% din produsul final bgreutatea, iar produsul final nu conține material genetic modificat detectabil, spune Casey Lippmeier la Conagen.

Cu toate acestea, aromele produse direct de un microorganism modificat genetic nu se califică pentru eticheta verificată a proiectului non-OMG.