Project Breeding4Protein: Nieuwe eiwitbronnen uit landbouwreststromen

Traditioneel gezien veredelen de landbouw en de voedingsindustrie gewassen voor één hoofddoel: maximale opbrengst van een primaire component, zoals suiker in suikerbieten en olie in koolzaad. Tegelijkertijd ontstaat bij de verwerking een grote hoeveelheid reststromen die tot nu toe onvoldoende worden benut, zoals de bladeren van suikerbieten en koolzaadkoek (het overblijfsel na koolzaadpersing). Zonde, want zulke reststromen bevatten waardevolle eiwitten met unieke functionele eigenschappen.

De industrie wil deze reststromen graag verwaarden, maar tot nu toe ligt de focus vooral op het achteraf verwerken ervan. Dat leidt tot inefficiënte processen, lage opbrengsten en een zwakke businesscase. De aanpak binnen Breeding4Protein is daarom fundamenteel anders: wij onderzoeken hoe we het gewas zelf sturen op betere verwerkbaarheid en hogere eiwitopbrengst. En dat uiteraard zonder opbrengst van het hoofdproduct te verliezen.

Breeding4Protein doorbreekt de traditionele scheiding tussen plantveredeling en procestechnologie. In het project koppelen we beide disciplines aan elkaar. We bestuderen en bewerken het proces vanaf kennis over de celstructuur en samenstelling van het gewas tot en met extractie en toepassing van eiwitten. De aanpak bestaat uit drie stappen:

1. Selectie van geschikte gewassen en variëteiten Bij Breeding4Protein screenen we allereerst bestaande variëteiten van het gewas. We screenen op een hoge opbrengst van het hoofdproduct en kijken daarnaast naar de mogelijke eiwitextractie uit de bijproducten. Door die eigenschappen tegen elkaar uit te zetten, identificeren we kansrijke variëteiten.
2. Inzicht in het extractieproces De tweede stap van het project ontrafelt het extractieproces van eiwitten uit de reststroom. We onderzoeken welke factoren de efficiëntie van het proces en de opbrengst beïnvloeden. Dat kan bijvoorbeeld een moeilijk afbreekbare celwand zijn, een overmaat aan organische zuren, of de aanwezigheid van andere storende stoffen.
3. Terugkoppeling naar het gewas Deze procesinzichten vertalen we vervolgens terug naar het gewas en de veredeling. Door gericht te veredelen en te selecteren op variëteiten met minder van deze ‘storende’ componenten maken we het extractieproces aanzienlijk efficiënter. Daarmee ontstaat een nieuw ontwerpprincipe waarbij we het proces én de input optimaliseren voor een hogere eiwitopbrengst.

In de eerste fase van het project hebben onderzoekers zich gericht op eiwitwinning uit suikerbietenblad, met name het eiwit Rubisco dat van nature in de bladeren voorkomt. Dat eiwit heeft bijzondere functionele eigenschappen. In tegenstelling tot veel andere plantaardige eiwitten, kan het sterke gelstructuren vormen. Dat maakt Rubisco ideaal voor toepassingen in bijvoorbeeld vleesvervangers, waar structuur en textuur cruciaal zijn.

Via de driestappenaanpak hebben onze onderzoekers aangetoond dat bepaalde natuurlijke componenten in het blad de eiwitextractie verstoren, wat de opbrengst beperkt. Door gerichte veredeling en selectie van bestaande variëteiten, slaagden ze erin om een suikerbiet te maken met een blad waaruit Rubisco zich beter laat extraheren. Dat hebben de onderzoekers gedaan tot op pilotschaal (tot circa honderd kilo blad), waardoor het eiwit niet alleen analytisch, maar ook in toepassingen getest kon worden. 

Breeding4Protein draagt bij aan een efficiënter gebruik van landbouwgrond. Door zowel de hoofdproductie als reststromen te benutten, kan de totale opbrengst per hectare aanzienlijk toenemen. Voor de industrie betekent dit:

• Toegang tot nieuwe, functionele eiwitten
• Meer diversiteit in eiwitbronnen
• Kansen voor duurzamere en efficiëntere productieprocessen

Voor de maatschappij draagt het project bij aan de eiwittransitie en voedselzekerheid, door nieuwe bronnen aan te boren zonder extra landgebruik.

Breeding4Protein bracht partners samen uit de hele keten: van plantveredelaars tot procestechnologen en voedingsbedrijven. Deze samenwerking maakte het mogelijk om inzichten uit plantwetenschappen direct te koppelen aan industriële verwerking en producttoepassingen. Partners binnen het initiële project waren onder andere Coöperatie Koninklijke Cosun U.A., KWS SAAT SE, Quorn Foods en SESVanderHave. Het project werd gesubsidieerd vanuit TKI Agri-Food (LWV20198). 

Bedrijven die nieuwe eiwitbronnen willen ontwikkelen of bestaande processen willen verbeteren, nodigen we uit om samen met ons deze integrale aanpak verder toe te passen in een vervolgproject. Neem contact op en verken de mogelijkheden met ons.