A fermentação de precisão favorece a produção sustentável de laticínios
08 Jan 2024
Uma revolução silenciosa está acontecendo nos bastidores do setor de laticínios. As fazendas de gado leiteiro estão adotando alta tecnologia para atingir novos níveis de eficiência, as alternativas à base de plantas estão ganhando participação no mercado e, agora, a fermentação de precisão está possibilitando produtos lácteos sem origem animal com a aparência, o sabor e a sensação do produto real. Para as empresas de alimentos que buscam atender à crescente demanda mundial por laticínios de forma mais sustentável, a fermentação de precisão parece ser cada vez mais uma peça fundamental do quebra-cabeça. A concretização de sua promessa dependerá muito de uma produção eficiente em escala industrial.
O impacto dos laticínios
O mundo adora laticínios. Com a Índia como líder indiscutível na produção e no consumo de leite, a União Europeia e os Estados Unidos continuam sendo grandes produtores, consumidores e exportadores.[1, 2] A China é o maior importador de laticínios do mundo e o consumo per capita de laticínios continua aumentando.[3] De acordo com um estudo de junho de 2023, o valor do mercado global de laticínios deve crescer quase 40% (para US$ 1.243 bilhões) entre 2022 e 2028.[4] O segredo está no próprio leite - uma fonte de proteína completa rica em nutrientes, com sabor e propriedades físicas que se prestam a uma ampla variedade de alimentos e bebidas bastante apreciados. Os laticínios também possuem uma rica tradição, nutrindo-nos desde nossos primeiros dias, tanto física quanto emocionalmente. De muitas maneiras, e em muitas partes do mundo, é o alimento mais reconfortante.
Mas, embora os avanços impressionantes na pecuária leiteira tenham aumentado drasticamente a produção de leite por vaca, não podemos esperar que esses animais fiéis atendam à crescente demanda global por laticínios. E o planeta está nos dizendo que não devemos tentar. As boas notícias: Um número cada vez maior de especialistas, empresas de alimentos e investidores acredita que a fermentação de precisão oferece uma maneira de combinar a ética e a sustentabilidade do leite de origem vegetal com o sabor, a textura e os benefícios nutricionais incomparáveis do ‘leite de verdade’.
Novo avanço do soro de leite
Uma dessas empresas é a ImaginDairy, uma pioneira em tecnologia de alimentos com sede em Haifa, Israel, e uma das primeiras líderes na produção de proteínas lácteas por meio de fermentação de precisão. A ImaginDairy está aproveitando as tecnologias avançadas de biologia computacional e biologia molecular para turbinar a fermentação de precisão e produzir proteínas lácteas com novos níveis de eficiência e rendimento. Roni Zidon-Eyal, vice-presidente de desenvolvimento de negócios da ImaginDairy, explica isso em uma linguagem fácil. "Nossa missão é fornecer a fonte de proteína para excelentes produtos lácteos sem origem animal sem comprometer as qualidades dos produtos lácteos tradicionais que conhecemos e adoramos", explica ela.
A empresa teve um início rápido. Em 2020, ela se propôs a replicar todas as seis proteínas e caseína do soro de leite encontradas no leite lácteo, porque o conhecimento convencional dizia que todo esse complexo de proteínas era necessário para imitar as qualidades do leite. Mas logo descobriu que uma única proteína do soro de leite, a beta-lactoglobulina, poderia fazer o trabalho sozinha. "Usando apenas o nosso soro de leite fermentado com precisão para obter os 3,4% de proteína encontrados no leite lácteo, conseguimos produzir leite, sorvete e cream cheese deliciosos, com sabor e comportamento idênticos aos reais", diz Zidon-Eyal. A empresa conseguiu até mesmo produzir iogurte com uma matriz proteica composta inteiramente de soro de leite. Para Zidon-Eyal, isso ilustra uma das principais vantagens do uso de laticínios em relação à proteína vegetal. "Como estamos usando uma proteína láctea real, não precisamos de estabilizadores ou ingredientes adicionais para mascarar os sabores. Nosso iogurte tem um total de quatro ingredientes".
Iogurte (Imagem: ImaginDairy/Sarit Goffen)
Devido ao sucesso obtido com o soro de leite, a ImaginDairy está concentrando esforços para colocar essa proteína láctea no mercado. Muitos de nós viemos do setor de ingredientes alimentícios e entendemos que restringir nosso foco é essencial para podermos passar de uma empresa de ‘biotecnologia interessante’ para uma empresa de ingredientes realmente confiável", diz Zidon-Eyal. A abordagem parece estar funcionando. Em abril de 2023, a Danone estabeleceu uma participação minoritária na empresa, tornando a ImaginDairy a primeira empresa do portfólio da Danone a produzir proteínas lácteas por meio de fermentação.
"Como estamos usando uma proteína láctea real, não precisamos de estabilizadores ou ingredientes adicionais para mascarar os sabores. Nosso iogurte tem um total de quatro ingredientes".
Roni Zidon-Eyal, vice-presidente de desenvolvimento de negócios da ImaginDairy
Superando o desafio do escalonamento
Por mais promissor que isso pareça, empresas como a ImaginDairy ainda enfrentam uma batalha difícil. Alcançar a paridade de custo com os produtos lácteos tradicionais exige inovação contínua - tanto no lado da biotecnologia quanto no lado da produção. Embora a fermentação de precisão tenha demonstrado décadas de sucesso com produtos como a insulina e o coalho, esses produtos de alto valor são produzidos em pequenas quantidades. As proteínas alimentares, como o soro de leite ou a caseína, devem ser produzidas em quantidades muito maiores. "Nossos microrganismos são muito eficientes, mas para atingir os altos volumes de proteína necessários, também precisaremos de processos de produção industrial extremamente eficazes", explica Zidon-Eyal.
Para ajudar a fazer isso acontecer, a equipe do ImaginDairy faz visitas regulares ao Centro de Excelência em Tecnologia e Aplicação de New Food (Novos Alimentos) (ATC) da GEA em Hildesheim, Alemanha. O ATC dispõe de uma linha piloto de cultivo e fermentação de células para acelerar as inovações das empresas desde o laboratório até a fabricação em escala comercial. A Dra. Antje Begerad, engenheira por formação e hoje Deputy Head of Sales New Food da GEA, explica o cerne da questão quando se trata de usar a fermentação de precisão para produzir proteínas lácteas e outros ingredientes em escala. "Assim como as vacas, os microrganismos precisam dos cuidados certos para fabricar os produtos finais desejados. Seus requisitos são complexos, e é um grande desafio acomodar esses requisitos biológicos em máquinas grandes dentro de um sistema de produção em escala industrial. Sustentar um microrganismo em um tubo de ensaio é muito mais fácil do que em uma cuba de fermentação de 500 ou 200.000 litros”.
Alguns desafios importantes para a fermentação de precisão em larga escala:
- As condições no fermentador, como temperatura, pH, alimentos e oxigênio, devem ser continuamente monitoradas e mantidas - e cada microrganismo tem suas próprias exigências especiais.
- À medida que as células são metabolizadas, elas liberam calor. Se houver acúmulo excessivo de calor no fermentador, as células ou os produtos finais podem sofrer danos.
- A mistura do conteúdo em um fermentador garante uma distribuição uniforme das condições em todo o reator, mas esse fluxo de fluido também pode danificar as células.
- A manutenção de condições estéreis (assépticas) é fundamental. Se houver algum tipo de contaminação, pode ser necessário descartar uma batelada inteira, o que é dispendioso.
No ATC, os engenheiros da GEA usam gêmeos digitais para simular virtualmente o comportamento de mistura de diferentes soluções. "O mais importante é que o ATC permite que as empresas façam testes diretamente em biorreatores de 50 e 500 litros", diz Begerad. "Assim, no final, elas sabem se suas células estão felizes no sistema ou não”.
Para criar um produto final como a proteína de soro de leite, a fermentação é apenas uma parte do processo. Há também preparação do meio, esterilização, separação, homogeneização, filtração e secagem por pulverização. "Todas essas são áreas em que a maioria das empresas não tem muita experiência", diz Begerad. "Após a fermentação, cada proteína produzida por um determinado organismo precisa ser tratada de forma um pouco diferente à medida que passa por esse processo”. No ATC, a GEA pode trabalhar com os clientes para identificar os parâmetros corretos para cada sistema e otimizar essas configurações para se adequar de forma ideal ao microrganismo e ao produto final.
Para os produtores de todo o espectro de proteínas alternativas - desde a carne cultivada até as proteínas lácteas de fermentação de precisão - o escalonamento da produção é, de fato, um desafio-chave. Mas Zidon-Eyal tem o cuidado de salientar que trabalhar com a GEA não se trata apenas de escalonamento. "O encanto do ATC é que temos uma visão tão próxima do processo de produção em si, do início ao fim", diz ela. "Podemos fazer experiências livremente com vários tamanhos de máquinas e um leque de variáveis. Podemos criar diferentes configurações de linhas industriais e experimentar em primeira mão como isso afeta o resultado final. Portanto, não se trata apenas de um simples escalonamento, mas de um escalonamento inteligente. Sabemos que, em última análise, nosso sucesso - e talvez até mesmo o sucesso do setor - dependerá do design de processos de produção extremamente eficientes para cada produto final específico”.
"A GEA pode trabalhar com os clientes para descobrir os parâmetros corretos para cada sistema e otimizar essas configurações para se adequar da melhor forma possível ao microrganismo e ao produto final".
Dr. Antje Begerad, Deputy Head of Sales New Food, GEA
Mesmo quando a ImaginDairy começa a produzir em escala com organizações de fabricação por contrato (CMO), ela está trabalhando com a GEA para aprimorar os processos no lado da engenharia. "Queremos projetar mega-linhas para nossos produtos no futuro. A GEA e o ATC nos permitem aprender muito mais sobre como otimizar o processo industrial. Assim, quando estivermos prontos para nossa própria produção, poderemos instalar a melhor linha possível", diz Zidon-Eyal.
"O encanto do centro de aplicação e tecnologia é que temos uma visão tão próxima do processo de produção em si, do início ao fim. Não se trata apenas de um simples escalonamento, mas de um escalonamento inteligente".
-Roni Zidon-Eyal, vice-presidente de desenvolvimento de negócios da ImaginDairy
Mais opções para mais usuários
Desde que os primeiros produtos lácteos sem origem animal feitos por fermentação de precisão foram colocados à venda nas lojas em 2020, o setor cresceu e amadureceu rapidamente. De acordo com o Good Food Institute, 62 empresas estavam focadas na fermentação de precisão para proteínas alternativas em 2022, sendo que cerca de 40 delas tinham como alvo os laticínios.[5]
A ImaginDairy e a Perfect Day, sediada nos EUA, estão entre as que se concentram na proteína de soro de leite. Outros, como a Change Foods, priorizaram a caseína para o queijo sem origem animal. A Yali Bio é uma empresa que está nos estágios iniciais do aproveitamento da fermentação de precisão para produzir gorduras lácteas. Alguns, como a Bored Cow, estão criando suas próprias marcas de produtos, enquanto outros são puramente B2B. Algumas são startups, outras são gigantes do setor alimentício, como a General Mills e a Danone. Há concorrência, é claro, mas Zidon-Eyal enfatiza a natureza colaborativa de seu esforço coletivo: "Queremos promover uma mudança maciça; não há nenhuma empresa que possa fazer isso sozinha”.
O objetivo também não é substituir os laticínios de origem animal ou vegetal. As proteínas lácteas fermentadas de precisão podem ser usadas para fazer novas versões de leite, sorvete, cream cheese e iogurte "exatamente como o verdadeiro", mas também podem ser usadas para aprimorar os produtos à base de plantas existentes. Eles podem até mesmo ser misturados com laticínios tradicionais para ajudar a reduzir sua pegada de carbono.
Por enquanto, um desafio central é fazer com que esses microrganismos produzam rendimentos suficientemente altos para abastecer de forma confiável os fabricantes de alimentos e bebidas. Somente assim a qualidade e os custos poderão ser equilibrados. E então os consumidores poderão começar a julgar por si mesmos. "Esse é o nosso objetivo final", diz Zidon-Eyal. “Para dar aos consumidores mais opções e fazer com que mais consumidores adiram”.
Sorvete (Imagem: ImaginDairy/Sarit Goffen)
Fontes:
[1] https://ourworldindata.org/grapher/milk-production-tonnes?tab=chart
[2] https://www.statista.com/statistics/272003/global-annual-consumption-of-milk-by-region/
[4] https://www.statista.com/statistics/502280/global-dairy-market-value/
[5] https://gfi.org/wp-content/uploads/2023/01/2022-Fermentation-State-of-the-Industry-Report-1.pdf
