Tilbake til søkeresultatene

BIONÆR-Bionæringsprogram

GrowPro-Sustainable bio-production of animal proteins for human consumption

Alternativ tittel: GrowPro - Bioproduksjon av muskelproteiner til morgendagens mat

Tildelt: kr 10,0 mill.

Etterspørselen etter kjøtt og animalsk protein er stor og økende. En helt ny og mulig løsning på problemet er å dyrke levende muskelceller fra storfe ved bruk av bioreaktorer, helt uavhengig av dyreproduksjon. Utfordringen nå er å få til storskalaproduksjon som både er billig, miljøvennlig og effektiv, med et sluttprodukt som kan brukes direkte til mat. Prosjektet vil danne grunnlaget for industriell dyrking av muskelproteiner til mat og derved bidra til å løse framtidens proteinbehov. Vi vil oppnå dette ved å: Dyrke levende muskelceller fra storfe i stor skala ved hjelp av bioreaktorer, Utnytte bi-produkter fra næringsmiddelindustrien i denne prosessen, Kartlegge funksjonelle og ernæringsmessige egenskaper til proteinene i matvarer. Stipendiat C. Andreassen har gjennomført utenlandsopphold ved Universitetet i Maastricht. Utenlandsoppholdet måtte dessverre avbrytes etter halvgått tid pga Covid-19. Vi har avholdt 3 prosjektmøter for alle deltakere i prosjektet. Vi har i tillegg avholdt prosjektmøte for deltakere i WP1, inkludert Hugo Atle Jakobsen fra NTNU i juni 2019, samt flere interne møter i Nofima. Mark Post og S. B. Rønning har arrangert 3 internasjonale vitenskapelige konferanser, hvor bla M. E. Pedersen har holdt foredrag, og D. Tzimorotas og C. Andreassen har presentert postere. Videre planlegger M. Post og S. B. Rønning ny digital konferanse i 2021. S.B. Rønning og M.E Pedersen har blitt medlemmer av NKJ Network Consortium-Nordic Take, og arrangerte der en 2 dagers digital workshop. Torill Hagen fra NTNU fullførte masteroppgaven i 2019. WP1: Vi har gjennomført forsøk med muskelceller i bioreaktorer, og vi har målt cellevekst, DNA, genuttrykk, glukose, laktat og ammonium. Det er mulig å holde celler levende i 38 dager, og cellene produserer en rekke proteiner vi er interessert i. Vi ser at celler har evne til å dele seg og migrere etter lang dyrking i bioreaktoren. Vitenskapelig publikasjon er sendt inn til Journal of Biotechnology (IF 3.2). I tillegg jobber vi nå med kinetikkforsøk, med søkelys på temperatur (35, 38, 41 °C) og ulike pH-betingelser. WP2: Vi har produsert hydrolysater av bi-produkter fra industrien, inkludert skjærebein fra kylling, ryggbein fra torsk, eggehvite, eggeskallmembran, gjærekstrakt og plasma fra griseblod. Dette har vi analysert mtp størrelsesfordeling, og vi ser forskjeller i profil avhengig av råmateriale. Videre har vi testet disse i cellekulturer, både som erstatning for serum og som boostere for cellevekst med serum. Hydrolysert plasma fra griseblod og gjærekstrakt ser ut til å kunne erstatte serum i vekstmediet. En vitenskapelig artikkel er publisert i Food and Function (IF 4.2). Basert på dette arbeidet har to av hydrolysatene blitt fraksjonert (eggehvite og blodplasma) til fraksjoner som inneholder hovedsakelig små eller store peptider. NMR og SEC er blitt brukt til å karakterisere de ulike kjemiske egenskapene. De ulike fraksjonene har så blitt tilsatt muskelceller, og vi har undersøkt cellevekst og grunnleggende biologiske prosesser (signalveier, reseptorer). Vi har i tillegg kjørt proteomikk (LC-MS) på celler behandlet med ulike fraksjoner. Vitenskapelig publikasjon skal sendes til Scientific Reports (IF 4.4). WP3: Vi har utviklet runde kollagenkuler basert på fibrillært kollagen ekstrahert fra kalkunsener og formdannelse ved kryoteknikk. Vi har også utviklet microcarriers fra eggeskallmembran (ESM) ved pulverteknologi, og vi har laget hybridkuler som inneholder kollagen og ESM. Kulene har blitt analysert ved SEM og mikroskopering for strukturanalyser og størrelse. Kollagenkulene består av fibrillære kollagener i et nettverk (scaffold), og ESM av tette fiberliknende korte rektangulære strukturer av ulik størrelse. Mekaniske egenskaper er målt ved tekstur-analyser. Vi har videre testet kulene i spinnerflasker, og de er stabile i tillegg til at muskelceller fester seg og vokser fint på begge typene. Analyse av muskelmarkører og cytoskjelett bekrefter muskelfenotype og normal cellemorfologi. Publikasjon er under revisjon i tidsskriftet Biomaterials (IF 10.3). WP4: Vi har optimalisert protokoll for proteinanalyser, både for western blot og protomikk. Vi har produsert små muskelbiter ved hjelp av 3D-bioprinter, men har hatt problemer med å få cellene til å differensiere. Vi har analysert muskelbitene med proteomikk (LC-MS), og ser uttrykk av en rekke muskelspesifikke proteiner, inkludert Desmin. WP5: Det har blitt utgitt 9 populærvitenskapelige artikler, presentert 3 vitenskapelig postere og 2 vitenskapelige foredrag på internasjonale konferanser. Det har blitt arrangert Dialogmøte om dyrket kjøtt sammen med Bioteknologirådet, Ruralis og Tekna. S. B. Rønning har holdt 28 foredrag, deltatt i 2 paneldebatter, har hatt 20 intervjuer i media samt deltatt i produksjon av TV-dokumentar på NRK. S. B. Rønning har hatt elever fra videregående skole på besøksdag, vært med å sette opp utstilling på kulturhistorisk museum i Oslo samt vært vertinne for vitenskapsmiddag.

GrowPro has enabled Nofima to develop fundamental knowledge and skill in cultured meat research and allow Norway to be at the forefront of the research field. Furthermore, the methodology and expertise acquired have laid the foundation for future research and are necessary for the Norwegian food industry. Results and technology generated have helped lay a foundation for approaching challenges related to ethical and social issues, consumer acceptance, market potential, and economic analysis, industrial upscaling, and regulatory concerns. GrowPro has also increased Nofimas visibility as a research institution. Finally, GrowPro has strengthened competitiveness in the Norwegian food and biotechnology industry through new competence, novel market opportunities, and increased innovation potential. GrowPro has contributed to publishing in scientific journals and popular science papers, thereby increasing the awareness about these enabling technologies among users and target groups.

Research on sustainable protein production is essential to address the global societal challenge pointed out by the Bionær Program; the urgent need to find ways to produce food using ground-breaking new, enabling and fundamentally different technologies. A revolutionary new and promising alternative to the traditional way of producing animal proteins is cultivation of muscle cells outside the living animal in a bioreactor, thus bypassing animal production. The first laboratory-grown burger that was available for tasting in 2013 had a production cost of 2.8 mill NOK. Thus knowing that it is possible, the current challenge is to succeed with a large-scale production that is economically and environmentally friendly. GrowPro aims to develop cutting-edge cell cultivation technology to enable sustainable large-scale production of animal proteins for human consumption. We will develop bioreactor technology for up-scaling cell production in combination with a much needed development of sustainable growth media. For this, we will use by-products from the food industry to tailor-make a sustainable growth media based on their nutritional constitution, and furthermore exploit their functionality as microcarriers during protein production in bioreactors. Finally, we will assess the feasibility of inclusion of this novel animal protein raw material in composite food products. Overall, GrowPro will lead to sustainable production of animal proteins by reducing greenhouse gas emissions and use of land and water resources, recycling of resources, and innovative use of by-products from the food industry, as well as value creation through more efficient protein production. GrowPro will also open up for fundamentally new market potentials and business opportunities.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

BIONÆR-Bionæringsprogram