CHICAGO — Bien que la technologie de fermentation de précision existe depuis plus de 30 ans, ce n’est que maintenant qu’elle est reconnue pour son potentiel à produire des aliments et des ingrédients alimentaires de manière durable. Il est déjà utilisé dans la production de plusieurs ingrédients alimentaires, notamment des arômes naturels, de la présure, des vitamines et de la stévia. Mais ce sont les progrès récents de l’agriculture cellulaire – le processus d’utilisation de la fermentation de précision pour produire de véritables protéines animales – qui alimentent l’intérêt et l’innovation.
« Il existe un lien direct entre la production alimentaire, le climat, les opportunités socio-économiques et l’équité », a déclaré Nicki Briggs, vice-présidente des communications d’entreprise pour Perfect Day, Berkeley, en Californie, et présidente de la Precision Fermentation Alliance (PFA). « La façon dont nous préparons nos aliments est l’un des moyens fondamentaux de changer le monde qui nous entoure. »
Fondée il y a un an, la PFA est la voix de l’industrie et le rassembleur mondial de cette industrie émergente.
« La fermentation de précision est le dernier chapitre de l’histoire de la fabrication d’aliments sans animaux », a déclaré Maija Itkonen, cofondatrice et directrice générale d’Onego Bio, une société américano-finlandaise d’ingrédients alimentaires. « Cela nous permet d’offrir aux gens des aliments durables, savoureux et sains, sans faire de compromis sur les coins ronds. »
La fermentation sans la « précision » existe depuis toujours. C’est ainsi que le raisin se transforme en vin, que le pain lève et que le kombucha devient effervescent et probiotique. La fermentation de précision est, comme son nom l’indique, plus précise – c’est une technologie calculée.
Avec la fermentation de précision, les techniques de bio-ingénierie sont utilisées pour programmer les micro-organismes en leur donnant un code génétique spécifique pour produire un composé d’intérêt lorsqu’il est fermenté dans des conditions précises. Le code génétique est la copie exacte de la séquence d’ADN trouvée dans une base de données numérisée sur la séquence d’ADN animal ou végétal ; Cependant, il ne nécessite aucune implication animale ou végétale. Le résultat est un ingrédient moléculairement identique produit par des micro-organismes.
Cela vous fait un peu peur ? C’est ce que la PFA espère changer. L’un des plus grands obstacles est de communiquer sur le fait que, bien que la fermentation de précision utilise des techniques de génie génétique, elle est différente des cultures génétiquement modifiées. La technologie utilise des micro-organismes génétiquement modifiés dans le processus de fermentation, mais les organismes modifiés sont filtrés après la fermentation, ne laissant que les composés ou ingrédients spécifiques qu’ils ont été conçus pour créer. Si le produit final ne contient aucune matière génétiquement modifiée, il n’est pas considéré comme un OGM et n’est pas tenu d’être étiqueté comme « bio-ingénierie » par les normes réglementaires américaines actuelles.
Depuis 1990, la présure est produite de cette façon sans en informer les consommateurs. La présure est un ensemble complexe d’enzymes produites dans l’estomac des mammifères ruminants, d’où elle provient historiquement pour la fabrication du fromage. Les enzymes, principalement la chymosine, transforment la caséine du lait en fromage en grains.
Grâce au génie génétique, les scientifiques ont pu isoler des gènes de présure d’animaux et les introduire dans des micro-organismes, qui produisent ensuite de la chymosine à partir d’un bouillon de fermentation. Les micro-organismes génétiquement modifiés sont tués après la fermentation et la chymosine est isolée.
Une telle fermentation précise permet la production de grandes quantités de composés spécifiques. L’édulcorant à base de stévia EverSweet, par exemple, est produit à l’aide de la technologie par Avansya, dans le cadre de la joint-venture entre Cargill, Minneapolis, et dsm-firmenich, Heerlen, Pays-Bas. L’ingrédient contient des composants de la feuille de stévia tels que les glycosides de stéviol Reb M et Reb D sans la feuille.
« Les niveaux de Reb M et Reb D sont si faibles dans la feuille – moins de 1 % – qu’il n’est tout simplement pas économiquement ou commercialement viable de produire un édulcorant à base de ces molécules au goût sucré en utilisant une approche agronomique traditionnelle », a déclaré Carla Saunders, directrice principale du marketing pour les édulcorants à haute intensité chez Cargill. « En conséquence, nous sommes passés du champ à la fermentation, en utilisant une levure spécialement conçue pour produire les mêmes molécules Reb M et Reb D que l’on trouve en quantités infimes dans la feuille de stévia. Grâce à la fermentation, nous pouvons produire EverSweet en quantités et à un prix qui permettent une utilisation commerciale à grande échelle. Cela ouvre la porte à une plus grande innovation liée à la réduction du sucre dans une myriade de catégories d’aliments et de boissons.
L’approche présente également des avantages environnementaux. Pour EverSweet, les références en matière de durabilité comprennent une empreinte écologique inférieure de 60 %, une utilisation des terres réduite de 70 % et une empreinte carbone inférieure de 60 % à celle du Reb M bioconverti, selon Cargill.
Une autre entreprise qui choisit la fermentation de précision plutôt que la production végétale est Phytolon, une start-up israélienne qui utilise technologie sous licence de l’Institut Weizmann des sciences. La technologie consiste à utiliser de la levure de boulanger pour produire des colorants naturels.
La plupart des colorants alimentaires naturels sont dérivés de fruits et légumes, qui nécessitent beaucoup de ressources naturelles et dépendent également de la météo. Avec une fermentation de précision, l’entreprise utilise deux souches de levure de boulanger, l’une modifiée pour sécréter un pigment jaune soluble dans l’eau et l’autre pour sécréter un pigment violet soluble dans l’eau. Phytolon combine ensuite les deux pour produire des couleurs telles que des rouges et des roses vibrants à des oranges qui sont stables sur une large gamme de pH et peuvent être produites de manière constante tout au long de l’année.
Phytolon s’est associé à Ginkgo Bioworks, Boston, en février 2022 pour améliorer l’efficacité des souches de levure. À la fin du mois de janvier 2024, les entreprises ont annoncé qu’elles avaient franchi leur première étape de production de l’ensemble du spectre jaune à violet.
« Cette réalisation place nos couleurs à l’avant-plan pour remplacer efficacement les colorants artificiels dans nos aliments et créer un monde sain et durable », a déclaré Tal Zeltzer, cofondateur et directeur de la technologie de Phytolon. « Nos clients sont désormais en mesure d’explorer des couleurs naturelles très performantes dans leurs marques, couvrant toute la gamme du violet au rose, en passant par le rouge, l’orange et le jaune. »
Plus qu’un ingrédient
La technologie de fermentation de précision peut non seulement être utilisée pour produire des ingrédients, mais elle peut également être utilisée pour reproduire des aliments entiers, tels que des hamburgers de bœuf sans animaux. Mais à l’heure actuelle, il existe de nombreuses inconnues dans l’espace en termes d’approbations réglementaires et d’évolutivité. Mais c’est cette conversation croissante sur l’agriculture cellulaire qui a mis la fermentation de précision sous les projecteurs.
Onego Bio, à Espoo, en Finlande, a mis au point des protéines d’œuf bioalbumen sans animaux. L’ingrédient de Onego Bio est bio-identique à l’ovalbumine, la principale protéine du blanc d’œuf. Il offre la même fonctionnalité et la même nutrition sans l’œuf de poule, selon l’entreprise.
« Ce n’est pas un substitut ; c’est la vraie chose », a déclaré Itkonen. « La poudre de bioalbumène peut remplacer directement la poudre de blanc d’œuf et même les œufs entiers dans les recettes, avec 2,2 livres de bioalbumen produisant l’équivalent en blanc d’œuf de 277 œufs. »
Depuis sa création il y a deux ans, Onego Bio travaille déjà avec de nombreuses entreprises alimentaires dans les catégories des snacks, des boulangeries et des viandes alternatives, a déclaré Itkonen. L’ingrédient fonctionne comme les blancs d’œufs d’une poule, y compris des propriétés moussantes, gélifiantes, liantes et levantes, qui sont difficiles à remplacer par d’autres ingrédients. L’entreprise se concentre sur la mise à l’échelle de sa technologie pour atteindre la parité de prix avec l’ingrédient conventionnel d’origine animale.
Perfect Day l’a fait avec des protéines de lactosérum. La société a été fondée il y a 10 ans et a lancé une protéine de lactosérum fermentée de précision en 2020. Les protéines de lactosérum d’origine animale peuvent être utilisées dans les mêmes applications que l’ingrédient d’origine animale – de la nutrition sportive aux aliments cuits au four – tout en offrant le même goût, la même texture et la même nutrition. Ils peuvent également être utilisés pour produire des produits laitiers sans animaux, tels que la crème glacée et le yogourt.
La protéine de lactosérum de Perfect Day réduit la consommation d’eau bleue jusqu’à 99 %, les émissions de gaz à effet de serre jusqu’à 97 % et la consommation d’énergie non renouvelable jusqu’à 60 %, par rapport aux méthodes de production animale conventionnelles, selon l’entreprise.
Imagindairy, une start-up de technologie alimentaire basée en Israël et ayant des bureaux à San Francisco, possède et exploite désormais des lignes de production de fermentation de précision à l’échelle industrielle axées sur la production de tous les types d’ingrédients laitiers sans animaux. L’installation permet à Imagindairy d’accéder à une production d’une capacité de fermentation de plus de 100 000 litres, avec une expansion prévue de la capacité pour tripler ce volume d’ici environ deux ans.
« Nous venons tout juste d’entrer dans le paysage il y a trois ans, et cette réalisation est un grand pas en avant pour nous », a déclaré Eyal Afergan, cofondateur et PDG. « Nous avons surmonté les obstacles à l’échelle de l’industrie qui freinaient auparavant les produits laitiers de fermentation de précision, notamment le goulot d’étranglement de la capacité de production et la garantie que l’économie unitaire a du sens tout au long de la chaîne d’approvisionnement. Cela permettra à nos clients de mettre en rayon des produits laitiers sans animaux à parité de prix par rapport aux produits laitiers traditionnels, sans compromettre la qualité. Il s’agit d’une avancée substantielle et importante qui nous permettra d’accompagner l’adoption sur le marché de masse, la transition vers une entreprise industrielle et d’accélérer le développement d’autres protéines laitières.
À la fin de l’année 2023, Imagindairy a reçu une lettre de réponse « sans questions » de la Food and Drug Administration des États-Unis concernant l’avis « Généralement reconnu comme sûr » soumis par l’entreprise. Il est important de noter que, comme les œufs et les produits laitiers sans animaux sont des duplications génétiques des formats d’origine animale, le saLes allergies et les sensibilités existent pour les consommateurs, et la FDA exige la divulgation.
