Trois innovations brillantes dans le domaine des aliments synthétiques

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Ces dernières années, le mouvement de l'étiquetage propre a fait son chemin dans le secteur de la santé. industrie alimentaire. Les méthodes traditionnelles de production alimentaire, qui reposent sur une transformation lourde et des ingrédients artificiels, perdent de leur attrait auprès des consommateurs actuels, tandis que les start-ups alimentaires à croissance rapide, qui proposent des produits dans la catégorie "bon pour la santé", continuent de gagner des parts de marché. Alors que de nombreux arômes utilisés dans l'industrie alimentaire sont encore produits à l'aide de la chimie de synthèse et de matières premières pétrochimiques, le désir des consommateurs pour des arômes naturels est également en hausse. Dans le même temps, la plupart des produits alimentaires ne sont pas entièrement "synthétiques" ; la source principale de tous les aliments que nous consommons aujourd'hui provient toujours de plantes et d'animaux, même s'il y a eu quelques modifications chimiques et biologiques en cours de route. Nous vous présentons ici quelques innovations brillantes dans le domaine des aliments synthétiques :

La NASA et le projet de synthèse alimentaire

Entre les années 1960 et 1970, le centre de recherche Ames de la NASA s'est lancé dans un projet de projet pour produire des aliments sans utiliser les organismes vivants traditionnellement consommés, comme les cultures ou le bétail. Le projet partait du principe que les astronautes allaient continuer à explorer l'espace au cours de missions de plus en plus longues. L'espace et le poids disponibles pour stocker les aliments à bord des vaisseaux spatiaux seraient limités, et d'autres procédés seraient nécessaires pour nourrir l'équipage humain. La culture de la nourriture était considérée comme une option viable, mais la vitesse et la surface de culture limiteraient la quantité de nourriture disponible à tout moment. Au lieu de cela, le programme a étudié des méthodes chimiques simples qui pourraient régénérer la nourriture en utilisant des déchets et du carburant pour fusée.

Plusieurs publications ont été consacrées aux procédés mis au point pour générer des hydrates de carbone comestibles à partir d'eau, de dioxyde de carbone et d'électricité. Ces procédés reposent sur la séparation électrochimique de l'eau en hydrogène et en oxygène. L'hydrogène gazeux réagit avec le dioxyde de carbone, capturé dans l'expiration de l'équipage aérospatial, pour former du méthane. Le méthane est ensuite converti en formaldéhyde par une oxydation partielle prudente avec de l'oxygène et conduit à une série de réactions catalysées qui forment des sucres formoses ou du glycérol à partir du formaldéhyde. Les sucres formose sont similaires aux sucres typiques que nous mangeons, comme le glucose, le saccharose ou le fructose, et peuvent donc être facilement digérés par l'homme pour obtenir de l'énergie. Le glycérol est un intermédiaire commun formé dans le corps humain lors du métabolisme des sucres, et est donc également un produit comestible. Ces produits glucidiques purs peuvent ensuite être mis en réaction pour former de longs polymères semblables à l'amidon ou être utilisés directement comme édulcorants.

Le système global de production d'aliments ne serait limité que par la quantité d'électricité disponible pour faire fonctionner la réaction d'électrolyse afin de former de l'hydrogène et pourrait fournir l'essentiel des calories glucidiques nécessaires à l'homme. Les lipides et les protéines sont également nécessaires à une alimentation équilibrée, mais les processus chimiques requis pour produire ces composés alimentaires sont compliqués et laborieux. Pour contourner ces difficultés, les chercheurs ont suggéré d'utiliser une bactérie, Hydrogenomonas eutrophaCette bactérie se nourrit d'hydrogène, de dioxyde de carbone et de minéraux, qu'elle transforme en un supplément riche en protéines, qui contient également des lipides, des vitamines et d'autres nutriments essentiels dont le corps humain a besoin. Bien qu'un organisme vivant soit ici utilisé dans ce processus, la bactérie pourrait produire de la biomasse rapidement et sans entretien important. Ainsi, un régime alimentaire complet pourrait être produit en utilisant seulement de simples bactéries. technologies chimiques et biologiques qui pourrait être placé dans un vaisseau spatial. Cependant, cette technologie n'a jamais été mise en œuvre sous une forme pratique pour les missions spatiales.

Synthèse des aliments à l'aide de l'électricité

Récemment, dans un projet commun entre le Centre de recherche technique VTT de Finlande et l'Université de technologie de Lappeenranta, les chercheurs ont mis au point une méthode permettant de produire un produit alimentaire riche en protéines à partir d'eau, de dioxyde de carbone, de bactéries et d'électricité. Comme pour le procédé bactérien mentionné précédemment, la bactérie utilisée ici est d'un type particulier qui peut digérer l'hydrogène produit par l'électrolyse de l'eau et le dioxyde de carbone capté lors de la combustion de combustibles fossiles, et les convertir en biomasse comestible.

 

Le site Projet "Food From Electricity a le potentiel de réduire les émissions de gaz à effet de serre en tant que moyen alternatif économe en énergie pour créer de la nourriture. Contrairement à l'agriculture traditionnelle, qui repose sur la conversion énergétique de la lumière du soleil en sucre par la photosynthèse, l'électricité captée directement par les panneaux solaires pourrait être utilisée pour alimenter le processus. La méthode est calculée pour être dix fois plus efficace que l'agriculture basée sur les cultures. L'autre avantage est que le processus peut être facilement mis à l'échelle et ne nécessite pas de grandes étendues de terre ; un entrepôt de plusieurs étages pourrait produire le même rendement qu'un champ de cultures. De plus, les pesticides et les engrais chimiques qui s'écoulent normalement et endommagent l'environnement local ne sont pas nécessaires pour cette production alimentaire à base de bactéries. Parmi les autres possibilités d'application de cette technologie, citons les dispositifs à domicile qui permettraient de produire de la nourriture à la demande pour les régions qui ont du mal à s'approvisionner en denrées alimentaires et qui pourraient réduire l'impact de l'agriculture sur l'environnement. la malnutrition dans le monde.

Viandes synthétiques

D'autres travaux menés par la NASA comprennent des recherches sur technologie des viandes synthétiques. Depuis, ces travaux ont donné lieu à divers projets de recherche universitaire et à des technologies de démarrage. La viande synthétique, ou de culture, s'appuie sur la même biotechnologie que celle développée pour créer des tissus et des organes de remplacement utilisés dans le domaine médical. Les cellules souches de l'animal souhaité (vache, porc, poisson, etc.) sont cultivées dans un bouillon riche en nutriments dans des conditions stériles. Les cellules souches sont encouragées à se différencier en tissu musculaire à l'aide d'un milieu spécialisé contenant des facteurs qui signalent aux cellules de se transformer. Les tissus musculaires arrivés à maturité sont "exercés" par étirement pour favoriser la croissance musculaire et récoltés lorsque la taille souhaitée est atteinte. Le matériau ressemblant à de la viande est ensuite façonné et aromatisé pour donner un produit carné similaire à la viande d'un animal.

 

Bien qu'ils soient encore en cours de développement, les produits à base de viande de culture présentent de nombreux avantages qui en font une alternative intéressante aux méthodes actuelles d'élevage et de récolte de la viande. Comme la viande est cultivée dans un environnement fermé et stérile, moins d'antibiotiques sont nécessaires pour que le produit soit exempt de pathogènes. Le produit carné lui-même n'héberge pas de parasites ou d'agents pathogènes d'origine alimentaire susceptibles de présenter un risque pour la santé, contrairement au bétail naturel. En outre, les déchets produits par le processus peuvent être mieux gérés, voire recyclés. Actuellement, les milieux nutritifs utilisés pour la croissance des tissus carnés proviennent du ventre des vaches en gestation, mais l'objectif final est de nourrir les cultures cellulaires avec des milieux dérivés de sources végétales, ce qui pourrait potentiellement réduire l'impact environnemental de la production de viande. Parmi les autres avantages, citons la réduction de l'espace nécessaire à la culture de la viande, ce qui libère des terres de ranch et d'exploitation pour d'autres usages, et la possibilité de manipuler le processus de culture pour créer des matières carnées sur mesure et hybrides. Par exemple, les cellules pourraient être cultivées de manière à inclure des tissus de poisson et de bovin dans leur matrice, ce qui donnerait un produit unique impossible à créer autrement. Ou encore, les tissus pourraient être programmés pour produire des ratios précis de matières grasses et de protéines, ou des concentrations plus élevées de composés aromatiques souhaités. En fin de compte, la technologie de la viande synthétique peut ouvrir la voie à de nouvelles possibilités, à des innovations et à des expériences culinaires encore inconnues.

Synthétiques et au-delà

Le terme "synthétique" a tendance à avoir une connotation négative dans notre monde moderne. Alors que le marché s'oriente de plus en plus vers des produits d'origine naturelle, les préoccupations environnementales croissantes et les défis socio-économiques mondiaux pourraient obliger l'industrie alimentaire à recourir à des produits alimentaires dérivés de la synthèse. À l'avenir, une combinaison d'aliments synthétiques et naturels continuera de faire partie intégrante de notre régime alimentaire.

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À propos de l'auteur

Bryan Le est actuellement boursier de recherche en sciences et médecine et étudiant en doctorat au département des sciences alimentaires de l'université du Wisconsin-Madison. Il étudie les effets bénéfiques et le mécanisme d'action des composés aromatiques présents dans l'oignon et l'ail. Il a écrit et édité des articles pour le blog primé Science Meets Food, sponsorisé par l'Institute of Food Technologists Student Association, et se passionne pour la communication de la science au public. Bryan est titulaire d'un M.A. et d'un B.Sc. en chimie de l'Université de Californie, Irvine. Vous pouvez le contacter à l'adresse bryanquocle(at)gmail(dot)com et en savoir plus sur son travail à l'adresse bryanquocle.journoportfolio.com.

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