In het holst van de winter kan vers fruit duur zijn, met zacht fruit zoals bessen die vanuit Midden- en Zuid-Amerika naar de Verenigde Staten komen - soms zelfs ingevlogen. Maar wat als je thuis je eigen fruit zou kunnen kweken, de gezondheid zou krijgen voordelen van onmogelijk te kweken bessen of favorieten buiten het seizoen zonder dure geïmporteerde producten te eten of supplementen te nemen?
Dat is de vraag die Lauri Reuter en zijn collega's bij het door de staat gerunde technologiebedrijf VTT Technical Research Centre in Finland ertoe heeft aangezet om te gaan werken aan een project dat volledig opnieuw nadenkt over hoe wij denken aan het verbouwen van voedsel. Zijn team werkt aan wat ze een 'thuisbioreactor' noemen - een aanrechtapparaat dat in theorie dezelfde ruimte in je leven kan vullen als een Nespresso-apparaat voor koffie, maar met verse bessencellen, waaronder enkele uit planten dat zou onmogelijk te cultiveren zijn met behulp van traditionele middelen vanwege hun aanpassingen aan het leven in vijandige plaatsen zoals het Noordpoolgebied.
Het idee is begonnen toen Reuter begon te werken in een VTT-laboratorium dat plantencellijnen kweekt voor industrieel gebruik in bijvoorbeeld cosmetica en medicijnen. De bessencellen bevatten chemische verbindingen waarop lotionmakers en gezondheidswerkers vertrouwen: het Finse bedrijf Lumene vertrouwt op de gunstige eigenschappen van gecultiveerde cloudberry-cellen voor sommige van haar huidproducten, en een veel voorkomend kankermedicijn, paclitaxel, is afgeleid van de cellen van de Pacific Yew. In deze toepassing helpt celkweek voldoende van de bessen- en bladcellen te produceren om de markt te bevoorraden. Toen hij erachter kwam dat zijn collega's bezig waren met teelt van rode bosbessen, aardbeien en bergbraambessen, vroeg hij hoe ze smaken. Ze zijn tenslotte alleen maar de vrucht van een plant, gekweekt in een celcultuur in plaats van op de wijnstok of struik. De reactie van zijn collega's? 'We weten het niet. Je mag niets eten in het lab, 'zegt Reuter.
Zijn vraag leidde tot een gesprek over hoe het zou zijn om plantencelculturen te kweken die in celkweekvorm kunnen worden gegeten - en leidde hem uiteindelijk om de cellen te proeven. Momenteel worden plantencellen gebruikt als chemische 'fabrieken' voor medicijnen, cosmetica en zelfs sommige smaak- en kleurstoffen voor levensmiddelen. Gekweekte saffraan is bijvoorbeeld gebruikt voor zowel de smaak als de kleur van het voedsel: de saffraanproducerende krokus kan slechts ongeveer een week per jaar worden geoogst, meestal in Iran, en heeft een lage opbrengst, waardoor het de duurste specerij ter wereld is, terwijl gekweekte saffraan het hele jaar door kan worden geproduceerd. Maar in die toepassingen worden de chemicaliën gewonnen uit de plantencellen. Het idee om ze als zodanig te gebruiken was eerder in laboratoria besproken, zegt Reuter, "maar er was altijd de veronderstelling dat de prijs te hoog zou zijn, omdat we ervan uitgingen dat je ze in bioreactoren in het laboratorium zou moeten laten groeien."
Het team van Reuter had een nieuw idee: wat als plantencellen zouden kunnen worden gekweekt voor voedsel door gewone mensen die buiten het laboratorium werken? Ze begonnen het project met behulp van enkele van de bessencelculturen uit het lab, waaronder de Arctische bessen afkomstig uit Finland.
Bosbessencellen op een lepel. (Heiko Rischer) Plantencellen zoals het soort dat je in de bessen die je eet, hebben tenslotte relatief weinig nodig om te groeien: alleen mineralen uit de omgeving, water en suiker om te vervangen wat een traditionele plant zou maken door fotosynthese. Wat ze met deze eenvoudige ingrediënten produceren, is een groot aantal nuttige micronutriënten die in een heerlijke vorm kunnen worden gegeten: smaakvolle, felgekleurde plantencellen met een soort textuur zoals gepureerd fruit, en kunnen worden toegevoegd aan voedingsmiddelen zoals yoghurt of smoothies. “We hebben gewoon de manier waarop we dachten over onze celculturen veranderd. We hadden erover nagedacht als celfabrieken voor farmaceutische producten, 'zegt Reuter. "Maar ineens begonnen we ze als voedsel te zien."
Het team maakte furore toen het eind 2016 een prototype uitbracht onder de naam CellPod. Hun thuisbioreactorontwerp is ongeveer zo groot als een tafellamp en kan elke week ongeveer twee kopjes celkweek produceren in een op zichzelf staande plastic zak. Gebruikers plaatsen de zak met de celstarter, voegen water toe en zetten de bioreactor aan. Het zal de cultuur op optimale groeiomstandigheden houden. De cellen kunnen aan smoothies worden toegevoegd, in yoghurt worden gemengd of als supplement worden gegeten, zegt Reuter
De gebruiker voegt de "capsule" van de plantencel en water toe aan de thuisbioreactor. (Niko Räty) Toen hij eindelijk de cultuur probeerde te proberen, was hij onder de indruk: hele plantencellen hebben een 'zeer milde, neutrale smaak', zegt hij. "Cellen hebben dit soort cellulosewand om zich heen, dus het zijn in zekere zin capsules met de goede dingen erin."
Het team heeft dit probleem opgelost door wat Reuter 'celjam' noemt, letterlijk de cellen verpletteren om hun smakelijke binnenkant vrij te geven. Op dit moment doet de bioreactor die stap niet zelf, maar Reuter zegt dat hij goede feedback heeft gekregen van enthousiaste leden van het publiek die vrijwillig smaaktesters waren. Hij zegt dat mensen meer vertrouwd lijken te zijn met het idee van plantencelcultuur dan met het idee van gekweekt vlees - het idee om thuis planten te kweken is tenslotte een vertrouwd idee.
Aardbeien "cel jam." (VTT technisch onderzoekscentrum van Finland) Toen Niko Räty, een recent afgestudeerde van de designschool, werd aangenomen om de thuisbioreactor te ontwerpen, dacht hij aanvankelijk dat hij een kleine tuin in de tuin zou ontwerpen. Toen hij eenmaal begreep wat het project was, zag hij de behoefte aan een ontwerp dat er vertrouwd en toegankelijk uitzag. Buiten zelfgebrouwen bier en thuisgisting - dingen die afhankelijk zijn van natuurlijk vergistende bacteriën, in plaats van cellen die normaal in een plant worden gekweekt - zijn bioreactoren meestal in laboratoria gevonden. Räty tekende op zijn achtergrond in meubelontwerp om een kleine pod met afgeronde randen te maken die op een lamp lijkt. Hij zegt dat hij het hightech-apparaat in een keuken wilde laten passen, "dus het zou niet zo eng zijn." Hij ontwierp het ook met een plantenlamp, zodat eigenaren er kruiden omheen konden kweken.
"Ik hoop echt dat mensen teruggaan naar het centrum van voedselproductie, " zegt Räty. Hij ontwierp de thuisbioreactor om mensen te helpen zich meer verbonden te voelen met hun voedsel. Räty ziet het in het midden van een kleine binnentuin die mensen hebben gemakkelijke toegang tot verse producten, het kan zijn als een "Spotify van voedselproductie", waar u verschillende plantencellen kunt ontvangen van een abonnement om een scala aan voedingsmiddelen te verbouwen. Als maker schept de nieuwigheid van het project hem, maar het potentieel voor het bevorderen van goede conserveringsmethoden is ook belangrijk, zegt hij.
Hoewel dit allemaal misschien vreemd klinkt voor iemand die gewend is om fruit te eten dat op een wijnstok of struik is geteeld, is het vanuit een andere hoek gewoon een ander soort landbouw - en tenslotte, mensen verhogen de oogstopbrengst via zorgvuldige plantenveredeling en teelt gedurende duizenden jaren . En afgezien van de onmiddellijke voordelen van het bieden van voedsel buiten het seizoen vanuit huis, kan plantencellandbouw ons in staat stellen om zeer voedzame planten te kweken die momenteel niet te kweken zijn voor voedsel.
Reuter zegt dat uitbreiding van het menselijke dieet een essentieel onderdeel van het idee is. Van de bijna 400.000 plantensoorten, ongeacht korstmossen en algen, eten mensen slechts ongeveer 3.000. Slechts enkele hiervan maken het grootste deel uit van wat wordt geteeld en geconsumeerd, bekend als "stapelgewassen", en klimaatverandering bedreigt hun gezondheid. "We gebruiken een klein deel van de diversiteit die we zouden kunnen gebruiken, " zegt hij. Kleinschalige bioreactor-technologie zou dat kunnen veranderen door mensen toe te staan plantencellen te laten groeien van voorheen moeilijk of onmogelijk te cultiveren, maar voedzame planten. Arctische bessenplanten staan bovenaan de lijst van VTT: Arctische braamstruiken, steenstruiken en bergbraambessen waren enkele van de eerste in de bioreactor gekweekte. Deze planten, die zijn aangepast om te overleven in vijandige omstandigheden, bevatten veel voedingsstoffen. Ze zijn moeilijk te kweken buiten het Noordpoolgebied en onmogelijk te cultiveren, behalve in bepaalde seizoenen. Veel van de bessen zijn ook erg klein, wat het oogsten bemoeilijkt.
Het team van VTT onderzoekt momenteel hoe de chemische eigenschappen van plantencelculturen zich verhouden tot die van 'traditionele' planten en bessen. "De gekweekte cellen zijn niet identiek aan de overeenkomstige planten of delen van planten waar ze worden gegenereerd, " zegt Reuter. "Ze produceren veel van de waardevolle complexe biomoleculen die de planten zelf maken, maar vaak in verschillende samenstellingen."
Kant-en-klare celculturen die tot 'celjam' zijn gemaakt. Van links naar rechts: groene aardbeiencellen, scheurbuikgrascellen, arctische braamcellen, tabakscellen, bergbraambessen en rode aardbeiencellen. (VTT technisch onderzoekscentrum van Finland) Van de bioreactor zegt Marianne Ellis van de University of Bath: "Het is een heel goed idee, gezien de grootte." Ellis, die werkt aan het ontwerp van de bioreactor, denkt dat de kleine schaal van het apparaat van het VTT-team beter haalbaar is dan de schaal die zou nodig zijn voor industriële productie. Maar ze ziet ook potentiële problemen bij het helpen van thuisbioreactorgebruikers om culturen te creëren, zoals het handhaven van steriliteit in de bioreactor en het laag genoeg houden van de kosten van benodigdheden. "We hebben echt nog geen kostenraming", zegt Reuter. Het team streeft ernaar om een enkele portie cellen ongeveer evenveel te laten kosten als een portie conventionele bessen - of het nu gaat om het kopen van een capsule voor een thuismachine of het kopen van een voorgekweekte portie cellen.
Ellis en Reuter zien beide een middenweg: "microbrouwen" plantencelculturen verkrijgbaar bij een lokale verkoper die zoiets als smoothies maakt. Het uiteindelijke formaat van de bioreactor zou ongeveer hetzelfde blijven, alleen opgeschaald, zegt Reuter. Dat betekent dat de bioreactoren groter zouden zijn, maar nog steeds erg klein voor industriële normen.
Het is een veelbelovend experiment in de toekomst van voedsel. Mensen zijn enthousiast, zegt Reuter, over het voedingspotentieel van voorheen niet-beschikbare bessen, maar ook over het smaakpotentieel. "Wat ik denk dat het doel zou moeten zijn, is niet om het te laten smaken als de echte [bes]", zegt hij, "maar om het verder te laten gaan."
VTT werkt nog steeds aan het project en hoopt een koper te vinden die het op commerciële schaal zal brengen. In de tussentijd komen ze echter tot de bodem van een verschil dat ze ontdekten tussen gekweekte plantencellen en die gekweekt uit een plant: toen Reuter eindelijk de vruchten van zijn arbeid proefde, ontdekte hij dat ze vaak niet proefden zoals de plant waar ze uit zijn gekweekt. Bijvoorbeeld, aardbeienceljam, gemaakt van ongedifferentieerde plantencellen in plaats van specifiek de bessencellen, smaakt meer naar een bosbessensap, zegt hij. Een cultuur van Arctische braamstruik heeft een houtachtige smaak, en sommige andere culturen smaken een beetje naar kool.
"We reproduceren de plant niet alleen in een bioreactor, maar kweken een heel ander soort" bes ", zegt Reuter.
