Verander niet de bioreactor maar het micro-organisme

Voedingsbedrijven produceren onder andere aminozuren, oliën en eiwitten in grote bioreactoren met behulp van micro-organismen die groeien op suikers en zuurstof. De kunst is om een stabiel groeiklimaat voor de micro-organismen te creëren in de reactor, maar dat is lastig. Ruud Weusthuis, hoogleraar Microbiële Biotechnologie van WUR, dacht: wat als we het omkeren en micro-organismen aanpassen aan de omstandigheden? Hij zoekt het nu uit in een NWO-project.

Weusthuis werkt in een publiek-privaat project samen met onderzoekers uit Delft en Groningen en de bedrijven DSM-Firmenich (voedings- en gezondheidsingrediënten) en Evonik (chemie). De deelnemende bedrijven kennen de uitdagingen bij de microbiële productie van voedingsingrediënten. Ze produceren tientallen producten met behulp van micro-organismen, waarbij ze suikers en zuurstof toevoegen, maar ze krijgen zelden ideale omstandigheden in de enorme bioreactoren. Meestal is de zuurstofconcentratie onderin het vat te hoog en bovenin te laag, terwijl de suikerconcentratie afhangt van de afstand tot een voedingspunt. Dat belemmert de groei, productie en kwaliteit van de micro-organismen. Hoe ze ook roeren en blazen in de reactor, er blijven suboptimale condities.

Weusthuis stelt een compleet nieuwe benadering voor: verander niet de bioreactor, maar het micro-organisme. ‘Ik wil de micro-organismen zo aanpassen dat ze specifiek reageren op verschillende zuurstof- en suikerconcentraties, zodat de verschillen verdwijnen.’ Hoe hij dat wil doen, vertelt hij niet. ‘Dit proces is nog niet eerder beschreven in de literatuur en kan leiden tot een patentaanvraag.’

Wat hij wel kan vertellen, is dat het onderzoek zich richt op bakkersgist en de E. coli bacterie. Van deze micro-organismen wil hij het DNA zo aanpassen dat ze eiwitten produceren die beter inspelen op wisselende suiker- en zuurstofconcentraties. Daardoor zouden de gisten en bacteriën, als de proef lukt, meer en sneller product vormen in een bioreactor.

Drie onderzoeksgroepen zijn betrokken bij dit NWO-project. Weusthuis gaat zich met collega Mark Bisschops richten op het onderzoek naar de micro-organismen. Ze gaan samen een promovendus aannemen. Max Fürst van Rijksuniversiteit Groningen gaat zich met een promovendus richten op het ontwerp van de eiwitten. En Cees Haringa van TU Delft gaat met een nieuw aan te nemen postdoc bioreactor-onderzoek doen. NWO draagt 9 ton bij aan het onderzoek vanuit het Open Technologie programma, de deelnemende bedrijven co-financieren het onderzoek en stellen testfaciliteiten en kennis ter beschikking.

Weusthuis: ‘Dit is een nieuw en gedurfd idee, dus we hebben lang overlegd welke kennis en expertises we nodig hebben voor de ontwikkeling ervan. We zijn nu de consortium-overeenkomst aan het afronden. Daarna gaan we de twee promovendi en de postdoc aannemen. Ik verwacht dat we in oktober of november van start gaan met het onderzoek.’

• Opleidingen op bachelor- en masterniveau in Biotechnology, Biobased Science en Food Technology