O companie israeliană de tehnologie agricolă folosește modificările transgenice și tehnicile de agricultură moleculară pentru a produce la randamente mari, compuși naturali pentru industria alimentară.
Start-up-ul israelian Pigmentum produce biomolecule pentru industria alimentară în plante transgenice. Cofondatorul Tal Lutzky explică cum funcționează tehnologia, care sunt obstacolele în calea comercializării și dacă, la acest moment, consumatorii sunt dispuși să bea „lapte de salată verde”.
Tendința pentru ingredientele pe bază de plante în alimente și băuturi este în creștere. Schimbarea compușilor sintetici – cum ar fi coloranții și aromele – cu omologii lor „naturali”, înseamnă totuși o creștere a dependenței de sistemele agricole tradiționale.
Potrivit antreprenorului Tal Lutzky, aici dăm de o problemă „majoră”: fie că provine din animale sau plante, bioproducția de compuși este nesustenabilă și produce randamente „foarte limitate”.
Producerea de compuși în acest mod este ineficientă, a explicat Lutzky. Este responsabilă pentru o „majoritate” de deșeuri organice și se bazează pe utilizarea excesivă a pământului, apei și îngrășămintelor.
Împreună cu co-fondatorul Amir Tiroler, Lutzky adoptă o abordare mai durabilă a producției de biomolecule, a explicat el. Compania israeliană de tehnologie agricolă folosește modificările transgenice și tehnicile de agricultură moleculară pentru a obține randamente mari pentru compușii naturali pentru industria alimentară.
Producerea de molecule complexe în plante
După ce a absolvit studiile de agronomie la Universitatea Ebraică din Ierusalim sub îndrumarea profesorului Alexander Vainstein, Lutzky și Tiroler au fondat Pigmentum în 2018. Lutzky este CEO și Tiroler, CTO.
Tehnologia lor se bazează pe mecanismul inductibil în plantele transgenice. Aceasta înseamnă că gena plantei – pe care Pigmentum o codifică pentru a produce compuși specifici – este „complet silențioasă” până când start-up-ul dezvăluie un semnal agrochimic extern.
„Plantele noastre produc biomasă și cresc în rate naturale, ridicate”, a explicat Lutzky. „Numai atunci când implementăm produsele agrochimice prin intermediul unui sistem de irigare sau prin pulverizare, plantele răspund cu hiperexpresia unui anumit compus dorit. Acesta este IP-ul de bază al Pigmentum. ”
Tehnologia permite producerea unei game largi de compuși, inclusiv compuși citotoxici și complecși, care altfel ar fi produși cu dificultate și costuri „mari”. Pe lângă proteine, Pigmentum lucrează și asupra metaboliților, cum ar fi pigmenții și aromele.
„De asemenea, putem reprima elementele genetice, ceea ce înseamnă că putem stimula biosinteza către un anumit compus dorit, cu un produs secundar minim. ”
Pigmentum lucrează atât într-un laborator cât și într-o seră din nordul Israelului. La nivel molecular, clonarea și ingineria plantelor, inclusiv creșterea în cultură de țesuturi, are loc în laborator. Apoi este mutată într-o seră pentru activare agrochimică.
„Biomasa este apoi recoltată, iar compusul este extras din țesut”, a explicat co-fondatorul.
Se aplică apoi diferite metode în funcție de produsul final. Dacă este o proteină, de exemplu, va suferi un proces de purificare. Pentru un pigment, procesul este „complet diferit”, ni s-a spus.
Pigmenți, arome și „lapte de salată verde”
Pigmentum își crește compușii din salată pentru a produce la randamente mari, compuși naturali pentru industria farmaceutică, cosmetică și alimentară.
În alimente, un astfel de compus este pigmentul antociani. În funcție de nivelul său de pH, antocianinele pot apărea roșii, violete, albastre sau negre. În natură, pigmentul este predominant în legumele și boabele de aceste culori, cum ar fi afinele, murele, zmeura și căpșunile.
În comparație cu producția convențională de antociani, tehnologia Pigmentum poate crește producția de pigment de cincisprezece ori, ni s-a spus.
Un alt compus aflat în curs de dezvoltare este vanilina – componenta principală a extractului de boabe de vanilie. Această dezvoltare este promițătoare, având în vedere lanțul de aprovizionare instabil al vanillinei naturale.
Producerea de vanilie naturală pentru industria alimentară și a băuturilor este un proces care necesită timp și forță de muncă. Polenizarea și recoltarea fasolei se desfășoară în mare parte manual în climatele tropicale, care sunt din ce în ce mai afectate de schimbările climatice.
Ca urmare, majoritatea „gustului de vanilie” este sintetic, produs din materii prime petrochimice. Tehnologia Pigmentum ar putea reduce presiunea asupra lanțului natural de aprovizionare cu vanilie și ar putea reduce producția de alternative sintetice.
Start-up-ul produce, de asemenea, compuși de origine animală în soiurile sale de salată verde transgenică. Prima proteină în vizor este principala proteină din lapte: cazeina. Proteina există în patru subtipuri – αs1-cazeină, αs2-cazeină, β-cazeină și κ-cazeină – iar Pigmentum speră să le comercializeze pe toate pentru sectorul alternativ al lactatelor.
Agricultura moleculară vs fermentație
Un număr tot mai mare de antreprenori produc în laborator acești compuși, inclusiv pigmenți și proteine din lactate. Un alt start-up israelian, Phytolon, folosește tehnologia de fermentație de precizie a tulpinilor de drojdie din bioreactoare pentru a produce nuanțe echivalente cu natura.
Fermentarea de precizie este, de asemenea, populară în rândul produselor lactate. Perfect Day, de exemplu, își comercializează deja zerul obținut din fermentația de precizie în SUA. Alte start-up-uri care lucrează pe cazeină includ Remilk și Imagindairy din Israel și ProProtein din Estonia.
Dacă proteinele lactate bio-echivalente sunt deja produse într-un laborator, care sunt avantajele producerii de proteine în plante transgenice?
Potrivit Pigmentum, un beneficiu major al tehnologiei sale bazate pe agricultura moleculară în comparație cu fermentația de precizie constă în cheltuielile de capital. „Investiția inițială necesară pentru creșterea biomasei în plante este semnificativ mai mică, deoarece, la scară, trebuie doar să crești mai multe plante sau, în cel mai rău caz, ai avea nevoie de o seră. Dar nu este la fel de scump ca fermentatoarele mari și infrastructura asociată. ”
Un alt beneficiu este ușurința sa de scalare. Start-up-urile cu fermentație de precizie recunosc că atingerea dimensiunii este un obstacol în calea comercializării. În cazul lui Pigmentum, scara este un avantaj, ni s-a spus. „Extinderea vine din semințe, iar producția de semințe este foarte ușoară. Salata verde produce sute de semințe pe plantă.”
Ni s-a spus și modul în care proteina „se pliază” în procesul de producție al Pigmentum. Plierea proteinelor este un proces celular vital. Pentru a funcționa corect, proteinele trebuie să fie pliate corect în forme specifice, tridimensionale.
„Tehnologia noastră poate efectua plierea precisă a proteinelor, ceea ce este crucial pentru funcțiile sale. Plantele sunt mult mai bune pentru acest lucru decât tehnicile de fermentație de precizie.
„Când vorbim despre proteine de origine animală, atunci microorganismele precum drojdia sau bacteriile nu pot permite plierea proteinelor la fel de precis.”
Un alt avantaj cheie ale platformei Pigmentum este capacitatea sa de a produce „randamente foarte mari” și „rate de transcripție ridicate” obținute prin sistemul său de expresie inductibil.
Provocări și oportunități
Pigmentum nu este încă pe piață și va trebui să depășească câteva obstacole înainte de a comercializa compușii săi din plante.
În industria alimentară, compușii Pigmentum vor fi clasificați ca alimente noi. De asemenea, sunt modificați genetic (MG), o tehnică care a obținut o mai mare acceptare de către consumatori în SUA decât în regiuni precum Europa. Drept urmare, start-up-ul vizează inițial certificarea GRAS și intrarea pe piață în SUA.
„Deoarece folosim salată verde, iar salata verde poate fi cultivată în condiții apropiate, avem un avantaj de reglementare foarte mare”, a explicat co-fondatorul. „Frica” cu MG este că aceste culturile vor fi plantate în aer liber și vor permite „contaminarea genetică ” în zonă. Salata verde, totuși, poate fi cultivată în sisteme agricole verticale și sere, ceea ce previne contaminarea, a explicat el: „Este un avantaj semnificativ ”
O altă provocare potențială citată de Lutzky constă în acceptarea pe piață, în special în Europa, care din trecut a fost precaută față de tehnologia MG în producția de alimente. Dar, la sfârșitul zilei, „este doar suc de salată”, a spus co-fondatorul. „Credem că piața se va adapta la ofertele noastre, în principal pentru că este o abordare foarte durabilă a producției de proteine. ”
Fie pentru a produce „lapte de salată verde”, pigmenți sau vanilină, procesul de producție al Pigmentum necesită de cel puțin cinci ori mai puțin teren în comparație cu alternativele existente, a continuat cofondatorul.
Pigmentum s-a alăturat incubatorului Fresh Start din nordul Israelului la începutul anului trecut. Start-up-ul prezice că primul său compus, care va viza sectorul farmaceutic, va intra pe piață la jumătatea anului 2023.
Pentru producția primelor sale ingrediente alimentare va dura ceva mai mult pentru a ajunge la comercializare, a explicat co-fondatorul, prognozând intrarea pe piață înainte de 2025.
