Nowe sposoby wytwarzania składników mleka
Biotechnologia żywności zmienia sposób myślenia o tym, skąd pochodzą składniki produktów spożywczych. Zamiast polegać wyłącznie na hodowli zwierząt lub surowcach roślinnych, można wykorzystywać mikroorganizmy, komórki i enzymy do wytwarzania określonych substancji. W przypadku mleka rozwijają się zarówno udoskonalone procesy produkcji zwierzęcej, jak i alternatywy roślinne, fermentacyjne oraz komórkowe.
Jednym z najbardziej zaawansowanych kierunków jest fermentacja precyzyjna. Mikroorganizm otrzymuje instrukcję genetyczną, dzięki której może produkować wybrane białko, na przykład kazeinę albo białko serwatkowe. W kontrolowanym środowisku bioreaktora rośnie i wytwarza docelową cząsteczkę. Po fermentacji biomasę oddziela się, a białko odzyskuje, oczyszcza i sprawdza pod kątem jakości. Celem jest uzyskanie składnika, a nie obecność żywego mikroorganizmu w gotowej żywności.
To ważne rozróżnienie: białko uzyskane w ten sposób nie jest mlekiem udojonym od zwierzęcia, choć może mieć zbliżone właściwości. Różni się też od fermentacji biomasy, w której same mikroorganizmy stanowią bogaty w białko składnik produktu, oraz od hodowli komórkowej, rozwijającej komórki zwierzęce w bioreaktorze. Każda z tych technologii ma własne koszty, zastosowania i wyzwania.
Dlaczego białka mleczne są tak istotne?
Kazeina i białka serwatkowe odpowiadają nie tylko za wartość odżywczą mleka. Wpływają również na kremowość, pienienie i żelowanie, a kazeina odgrywa ważną rolę w tworzeniu sera. Odtwarzanie tych składników może więc pomóc w uzyskaniu produktów o funkcjonalności bliższej nabiałowi niż w przypadku wielu napojów roślinnych.
Po oczyszczeniu białko łączy się z innymi składnikami, aby nadać produktowi odpowiednią teksturę, smak i trwałość. Białka serwatkowe mogą być wykorzystywane w napojach, deserach i lodach, a białka mleczne także w produktach przypominających sery. Ostateczny efekt zależy od receptury oraz dalszego przetwarzania, dlatego sama obecność określonego białka nie gwarantuje, że produkt będzie smakował lub zachowywał się identycznie jak tradycyjny nabiał.
Inne podejście reprezentują napoje owsiane, sojowe czy grochowe. Powstają z surowców roślinnych i nie zawierają białek mleka, chyba że zostaną one dodane osobno. Ich skład, smak i zastosowanie kulinarne zależą od rodzaju rośliny, receptury oraz obróbki. Nie można też zakładać, że każdy produkt roślinny i każdy składnik fermentacyjny mają taką samą wartość odżywczą lub alergenność. Decyduje etykieta konkretnego produktu.
Od laboratorium do produkcji na większą skalę
Proces fermentacji precyzyjnej zaczyna się od wyboru białka i mikroorganizmu, a następnie przygotowania szczepu zdolnego do jego wytwarzania. W bioreaktorze kontroluje się między innymi temperaturę, pH, dostęp tlenu, skład pożywki i czas procesu. Po fermentacji następują oddzielanie biomasy, odzysk białka, oczyszczanie oraz kontrola jakości. Każdy etap wpływa na końcową cenę i powtarzalność produktu.
Wydajność szczepu i koszt oczyszczania są ze sobą powiązane. Większa ilość białka uzyskana z tej samej objętości może obniżyć koszt przypadający na kilogram składnika, ale wymaga stabilnego procesu i skutecznego odzysku. Przy zwiększaniu skali pojawiają się dodatkowe trudności z mieszaniem, przenoszeniem tlenu, chłodzeniem oraz zachowaniem podobnych parametrów kolejnych partii. Dlatego wynik z laboratorium sam w sobie nie dowodzi, że produkt będzie tani ani dostępny masowo.
W 2025 roku ponad 163 wyspecjalizowane firmy i rosnąca liczba instytucji badawczych pracowały nad produktami uzyskiwanymi przez fermentację, od składników mlecznych po białka jaj. W jednej z demonstracji ciągłej fermentacji białek mlecznych na skali 3000 litrów odnotowano ponad trzykrotny wzrost produktywności i redukcję kosztów o 50 procent. To wynik konkretnego projektu, a nie obietnica podobnych oszczędności dla całej branży.
Znaczenie ma również infrastruktura, od bioreaktorów po wyposażenie do przetwarzania i kontroli jakości. W szerszym łańcuchu dostaw żywności, obejmującym także zaplecze gastronomiczne i dystrybucję, funkcjonują między innymi dostawcy tacy jak stolicagastro.pl. Rozwój nowych składników będzie wymagał współpracy wielu ogniw, choć produkcja fermentacyjna nie zastępuje automatycznie istniejących systemów rolnych.
Wpływ środowiskowy i regulacje
Biotechnologia może ograniczyć wykorzystanie zwierząt do uzyskania konkretnego białka, ale nie jest z definicji wolna od obciążeń środowiskowych. Fermentacja wymaga surowców do pożywki, energii, води, обладнання та очищення. Jej ślad zależy między innymi od źródła energii, wydajności procesu i skali produkcji. Podobnie wpływ produktów roślinnych zależy od uprawianej rośliny, regionu, nawozów, przetwarzania, opakowań i transportu.
FAO szacuje, że systemy rolno-żywnościowe odpowiadają za około 31 procent antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych. Przywoływana przez organizację analiza alternatywnych białek roślinnych wskazywała niższą intensywność emisji, zużycia ziemi i wody względem analizowanych odpowiedników mięsnych. Nie jest to jednak bezpośrednie porównanie z każdym produktem mlecznym ani dowód, że jedna technologia zawsze wypada korzystniej. Rzetelna ocena wymaga danych o całym cyklu życia.
Istotne są także przepisy. W Unii Europejskiej żywność nowa wymaga oceny i zezwolenia przed wprowadzeniem na rynek. Wykorzystanie zmodyfikowanych mikroorganizmów może wiązać się z dodatkowymi wymaganiami dotyczącymi GMO. W Stanach Zjednoczonych część składników fermentacyjnych korzystała ze ścieżki GRAS; w 2020 roku białko β-laktoglobulina uzyskiwane przez fermentację otrzymało w jej ramach pozytywną odpowiedź. Decyzja na jednym rynku nie oznacza jednak dopuszczenia produktu na całym świecie.
Co zdecyduje o przyszłości alternatywnego nabiału?
O powodzeniu technologii zadecydują przede wszystkim trzy mierniki: koszt białka po oczyszczaniu, wydajność produkcji w dużej skali oraz ślad środowiskowy całego cyklu życia. Bez porównywalnych danych dotyczących tych wskaźników nie można rzetelnie ogłosić jednej metody najbardziej zrównoważoną. Znaczenie będą miały także stabilność kolejnych partii, bezpieczeństwo i zdolność do wytwarzania składników w skali odpowiadającej popytowi.
Równolegle rozwija się sterowanie fermentacją na podstawie danych i uczenia maszynowego, a także poszukiwanie ciągłych metod produkcji, które mogą poprawić wykorzystanie mocy zakładu. Badania obejmują nie tylko białka mleczne, lecz również składniki funkcjonalne, takie jak lakтоферрина, oraz białka jaj. To poszerza możliwe zastosowania, ale każdy składnik wymaga osobnej oceny technologicznej, regulacyjnej i rynkowej.
Akceptacja konsumentów będzie zależeć od ceny, smaku, nazewnictwa, przejrzystego oznakowania i zaufania do procesu. Komercyjne przykłady obejmowały lody, desery mrożone i produkty podobne do serków kremowych, ale część z nich wycofano. Pokazuje to, że przełom laboratoryjny nie przesądza o trwałym sukcesie rynkowym. Fermentacja może uzupełniać rolnictwo, tworząc popyt na surowce, energię i infrastrukturę, a jej wpływ na regiony wiejskie będzie zależał od skali komercjalizacji i powiązań z istniejącymi łańcuchami dostaw.