Les méthodes alternatives de production de protéines offrent des opportunités passionnantes pour créer des alternatives végétaliennes aux produits et ingrédients d’origine animale. Certains d’entre eux promettent même de créer des « protéines animales, sans l’animal ». Mais avec des coûts élevés de développement et de production, comment pouvez-vous être sûr d’être sur la bonne voie ?

René Floris, directeur de la division de recherche alimentaire de NIZO et membre du comité consultatif d’experts Soya75, interroge Herwig Bachmann, scientifique principal de la fermentation et professeur adjoint à l’Université VU, sur les obstacles auxquels les chercheurs sont confrontés pour prendre des techniques telles que la fermentation de précision réalisable.

René Floris : Quelles sont les différentes approches des protéines alternatives ?

HB : Certaines protéines alternatives visent à créer des produits « analogiques » comparables à un produit d’origine animale – qu’il s’agisse de viande, de produits laitiers, d’œufs, etc. – en termes de caractéristiques sensorielles, de fonctionnalité et de sécurité. Les protéines végétales sont peut-être les plus familières et les plus développées d’entre elles, bien que des protéines cellulaires telles que les mycoprotéines (Quorn) issues de la biomasse microbienne soient également sur le marché.

Une autre approche vise à créer des protéines animales « non animales »: génétiquement les mêmes que les protéines animales, mais créées ou cultivées en laboratoire sans utiliser de produits animaux réels. Les exemples incluent la « viande cultivée » (qui est un autre type de protéine cellulaire) et les protéines créées par fermentation de précision.

La fermentation de précision est actuellement la moins développée de ces techniques. Dans cette approche, un micro-organisme tel qu’une levure ou un champignon est généralement conçu pour exprimer des gènes qui sont normalement codés par l’ADN d’un animal: une vache, par exemple. Le micro-organisme exprime alors une protéine spécifique, telle que la caséine. Mais cette caséine est créée sans aucun produit d’origine animale, ce qui la rend végétalienne.

Source de l’image : NIZO

RF : Quels sont les avantages spécifiques des protéines de fermentation de précision ?

HB : Lorsque vous créez une protéine de type « analogue », qu’elle provienne de plantes, de biomasse fermentée, etc., elle doit être « modifiée » et traitée pour obtenir les caractéristiques que vous souhaitez dans votre produit non animal. Mais comme les protéines de fermentation de précision sont génétiquement les mêmes que, disons, une protéine laitière, elles devraient offrir les mêmes caractéristiques – si les protéines sont également traitées correctement dans le processus de fermentation. Ils peuvent ainsi être utilisés pour créer des produits « sans animaux » avec le goût, la texture et le profil nutritionnel de l’original animal.

De plus, la fermentation de précision vise à utiliser moins de ressources telles que les terres arables et l’eau, par rapport aux protéines animales. Le concept est que ces protéines seront plus durables sur le plan écologique et, à terme, plus économiques. Mais nous sommes encore loin de cet idéal.

RF : Quels sont les défis du développement de produits avec fermentation de précision ?

HB : Actuellement, toutes les techniques de création de « protéines animales, sans l’animal » sont très coûteuses, en raison de processus de production complexes et de composants coûteux. En 2013, par exemple, une start-up néerlandaise a lancé le premier hamburger à la viande cultivée au monde, basé sur une technologie permettant de cultiver des cellules musculaires. Le coût de production ? 325 000 $ pour un hamburger de 5 onces (142 grammes)! Les producteurs affirment qu’en quelques années seulement, cependant, ils ont réduit le coût à environ 11 $ par hamburger. Bien qu’à 80 $ le kilo, c’est quand même assez cher.

La production de caséine de lait à l’aide d’une technologie altérant l’ADN dans une fermentation de précision est tout aussi coûteuse en raison de la nécessité de milieux de croissance dédiés, de fermenteurs à grande échelle et de purification de la protéine exprimée. En plus de cela, le lait est un produit complexe dans lequel différentes protéines, minéraux, sucres et graisses interagissent les uns avec les autres: une seule protéine produite par fermentation de précision n’agira pas de la même manière par elle-même, par rapport à l’«original » qui est une matrice compliquée.

Avec toutes ces variables et inconnues lors du développement du produit, il peut être difficile de faire une analyse de rentabilisation pour une protéine alternative particulière: comment prouver que vous êtes sur la bonne voie et obtenir des investissements supplémentaires pour passer à l’étape suivante?

RF : Pourquoi les tests précoces sont-ils essentiels pour développer une protéine de fermentation de précision ?

HB: En raison du coût élevé du développement d’une fermentation de précision ou d’une protéine cellulaire, vous devez vous assurer que votre protéine est suffisamment bonne pour être utilisée dans de vrais produits alimentaires. Surtout, vous voulez éviter de développer et de mettre à l’échelle une protéine très coûteuse, pour découvrir à la fin qu’elle ne fonctionne pas du tout ou que le processus doit être adapté. Cela signifie que vous devriez commencer à tester ynotre protéine le plus tôt possible, parallèlement au développement, afin que vous puissiez adapter le processus au fur et à mesure.

Avec certaines protéines alternatives, telles que celles provenant de plantes ou de biomasse microbienne, vous avez généralement beaucoup de matériel avec lequel travailler. Vous développez votre processus en laboratoire, puis vous pouvez l’étendre afin de le tester et de l’optimiser.

Avec la fermentation de précision, cependant, vous créez initialement une très petite quantité de matériau relativement coûteux – et donc très précieux. La mise à l’échelle prend encore plus de temps et d’argent. Pourtant, vous avez besoin de suffisamment de matériel pour prouver la viabilité de votre protéine.

RF : Comment réduire le coût de développement ?

HB : Bien que les protéines fermentées de précision soient rares et coûteuses, leurs versions originales« d’origine animale » sont facilement disponibles. Vous pouvez ainsi utiliser ces versions pour explorer le potentiel de votre version fermentée de précision et essayer différents processus, dans une sorte de développement « fantôme ».

Supposons que vous souhaitiez développer un fromage avec votre protéine de fermentation de précision. Vous pouvez isoler la fraction protéique souhaitée du lait laitier, puis déterminer comment en faire un fromage. De quelles graisses et glucides avez-vous besoin, dans quels rapports, etc.? Cela peut vous donner un pas en avant dans la détermination de la façon d’utiliser votre protéine de fermentation de précision – très coûteuse – pour fabriquer un vrai produit.

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Source de l’image : NIZO

RF: Comment pouvez-vous tester, avec seulement une petite quantité de protéines?

HB : Même si vous n’avez qu’une très petite quantité de matériau avec lequel travailler, vous pouvez tester certaines caractéristiques : se dissout-il dans l’eau, gélifie-t-il, etc. Mais pour évaluer les fonctionnalités technologiques telles que le goût, la texture et la valeur nutritionnelle ou la sécurité alimentaire, vous avez besoin de suffisamment de matériel pour fabriquer un « produit » de base, afin de mieux comprendre le processus complet. Faire cela à petite échelle peut vous donner un bon aperçu de la faisabilité technico-économique de votre approche et permet une analyse du cycle de vie mieux définie du produit éventuel.

Les micro-modèles alimentaires vous permettent de le faire avec un minimum de matériel. Le système de modèle MicroCheese validé de NIZO, par exemple, fabrique et teste de très petites quantités de vrai fromage (ou yaourt) pour une grande variété de caractéristiques pertinentes pour le consommateur. Avec MicroCheese, par exemple, nous pouvons tester du fromage fabriqué avec seulement 1,2 ml de lait. Avec le bon savoir-faire, les modèles de micro-aliments permettent le développement et l’évaluation rapides de nouvelles catégories de produits et d’ingrédients tels que différentes protéines alternatives.

Cette approche vous permet d’évaluer la pertinence de votre protéine alternative et les caractéristiques des produits fabriqués avec elle dès le début – avant d’intensifier le processus de production de protéines.  Vous pouvez adapter votre processus si nécessaire et réexécuter le modèle. Et vous pouvez démontrer aux investisseurs ou à la direction ce à quoi vous pouvez vous attendre avant d’entrer dans la phase de mise à l’échelle. Ainsi, vous pouvez être sûr d’être sur la bonne voie, à un stade plus précoce de votre projet.

Dans notre prochain article, nous examinerons les aspects de sécurité de l’utilisation du cacao dans les produits alimentaires.

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