Dorinde Kleinegris

Ivar Pel

Ivar Pel

In 2002 werd aan de Wageningen Universiteit een spectaculaire vondst gedaan. Onderzoekers van de leerstoelgroep Levensmiddelenproceskunde dachten een methode te hebben gevonden om groene algen te kunnen ‘melken’.

Bij de gemolken alg gaat het om een wereldberoemde alg, de Dunaliella salina. Hij maakt onder bepaalde omstandigheden grote hoeveelheden bètacaroteen aan. Bètacaroteen wordt veelvuldig in de levensmiddelen-, farmaceutische en cosmetische industrie gebruikt, dus als je dit uit algen weet te melken, is dat big business. Maar hoe komt het dat deze algen zich laten melken? En kan dat proces op grote schaal toegepast worden? Dat werden de onderzoeksvragen van Dorinde Kleinegris (geboren in 1980 te Terneuzen).

Eigenlijk was ze niet van plan om na haar studie bioprocestechnologie in Nederland te blijven. Ze wilde naar het buitenland. In Nieuw-Zeeland en Zwitserland had ze al geïnteresseerd rondgekeken. Maar toen legde haar promotor deze onderzoeksvraag aan haar voor, en ze kon onmogelijk weigeren. “Ik vond deze vraag zo ongelofelijk spannend, dat ik toch maar naar Wageningen ben teruggekomen.”

Licht als voeding

Een aantal interessante vraagstukken was in eerder onderzoek uitgezocht. Bijvoorbeeld: ‘Waarom gaat een alg oranje pigment produceren?’ Het antwoord: ‘Als hij doodsangsten uitstaat.’ Bijvoorbeeld door hem veel te veel licht te geven, in te hoge zoutconcentraties te leggen, door hem uit te hongeren of aan veel te lage temperaturen bloot te stellen.

De Dunaliella salina is onder andere te vinden in zout zeewater. Hier zie je dat dat een oranje kleur oplevert.

Flickr

Flickr

Een andere onderzoeksvraag was, te kijken of alle door de alg geproduceerde pigmenten ook te extraheren (‘eruit te trekken’) zijn. Is het bij het ‘melken’ inderdaad mogelijk om de algen heel gecontroleerd op de rand van de dood te brengen, dan alle carotenoïden of juist alleen het bètacaroteen af te tappen, en de alg daarna weer te laten herstellen?

“Algen zijn heel bijzonder” zegt Kleinegris. “Het interessante aan deze micro-organismen is dat ze in zout water groeien en licht nodig hebben. Dat maakt het onderzoek lastig, omdat je licht als voedingsstof niet zo gemakkelijk kunt definiëren. Licht is niet evenredig verdeeld over alle algen in de hele bioreactor (het vat waarin het proces plaatsvindt). De bovenste lagen algen krijgen meer licht dan onderliggende lagen.”

Verder met oranje

Kleinegris had tijdens haar afstuderen ervaring opgedaan met algen, en hoe je met micro-organismen in bioreactoren omgaat. De eerste experimenten liepen daarom vrij voorspoedig: ze testte drie verschillende stammen algen, en twee verschillende soorten stress. Het bleek dat de verschillen in bètacaroteenproductie en extractie klein waren bij de verschillende stammen. Het leverde een eerste publicatie op, die — hoewel er niet bijzonder spectaculaire resultaten in stonden — wel een van de meest gelezen artikelen over dit onderwerp werd.

Daarna kwam de vraag centraal te staan of men uit de grote hoop cellen die elke keer werden gekweekt, de meest oranje cellen (dus die met het meeste betacaroteen) zou kunnen afscheiden, om die dan verder te kweken. Kleinegris zegt: “Het idee hierachter was dat als je cellen bestelt bij een algenbank en die opkweekt, dan krijg je een grote hoop cellen waarvan er een aantal heel makkelijk oranje worden en een groot aantal bijna helemaal niet als je ze stress oplegt (ze beginnen allemaal groen).”

Doride Kleinegris in het lab.

Ivar Pel

“Ik wilde graag de makkelijk gestressten (dus de meest oranje) eruit selecteren, om die verder te kweken in de hoop dat zij ‘kindertjes’ zouden krijgen die dan ook dus makkelijk oranje zouden worden. Als ik die allemaal verder zou kweken in een reactor, dan zou ik makkelijker een heleboel betacaroteen kunnen produceren”.

Dit bleek niet goed te werken, omdat het selectief vermogen van het meetinstrument — een flowcytometer — niet goed genoeg bleek te zijn. Iedere cel is anders, de ene heeft een stevige celwand, de andere niet; sommige zijn rond, andere ovaal. Het instrument kon niet betrouwbaar zeggen ‘deze cel is meer oranje dan die’. “Ik moest op een gegeven moment met deze onderzoekslijn stoppen. Er wordt van je verwacht dat je aan het eind van de promotie vier artikelen hebt geschreven, dus anderhalf jaar op een dood spoor zitten, dat is minder plezierig!”

Domper op de hype

Met nog maar goed een jaar te gaan, richtte Kleinegris zich op het reactieproces van de algencellen waarbij bètacaroteen ontstaat. Plotseling liep het onderzoek goed en heel snel. “Het eerste wat we ontdekten, was dat het echte mechanisme van het ‘melkproces’ heel anders verloopt dan tot dusver gedacht. Het bestaande idee was, dat een gestreste algencel actief pigment uitscheidt, of ‘lek’ raakt, om zich later weer te herstellen. Dan kun je inderdaad van ‘melken’ spreken. Maar dat bleek niet te kloppen. Een aantal cellen ging volledig kapot. Die verloren de druppels met caroteen. De rest bleef in leven, en daarmee kon dan het volgende extractieproces starten. Er was dus eigenlijk helemaal geen sprake van ‘melken’.”

Dit resultaat was een belangrijke stap, omdat het een bestaande theorie weerlegde. En het was een beetje een domper op de melk-hype rond algen, die in 2002 een grote vlucht nam. “Het was veel mooier geweest als je inderdaad algen zou kunnen melken. Maar de nieuwe kennis is een doorbraak in wat we weten, en wellicht vinden we nu toch nog nieuwe methodes voor het melken van algen.”

Algen in de toekomst

Inmiddels werkt Kleinegris nog steeds in Wageningen. Ze werkt bij het onderzoekscentrum Food & Biobased Research, onderdeel van de WUR. Daar werkt ze onder andere bij AlgaePARC, een recent opgezette proeffaciliteit voor het onderzoek naar hoe je op grote schaal producten met algen kunt maken. “Het gaat dan om bulkproducten als biodiesel, eiwitten voor voeding en aminozuren voor chemicaliën. Ik vind dat erg spannend, omdat je met algen een milieuvriendelijke brandstof en andere producten kunnen scheppen”.

Kleinegris verwacht dat het mogelijk is een bio-based economy te krijgen, onder meer op basis van producten die algen maken. Een van haar projecten de afgelopen tijd was het opzetten van een informatieplatform voor scholieren. “Er zijn de komende jaren tienduizenden algeningenieurs nodig in deze industrietak. Dus we moeten nu al zo veel mogelijk studenten voor dit onderzoek zien te werven. Want als je mij vraagt hoe onze toekomst eruitziet, dan zeg ik: groen!”

Het promotieonderzoek van Dorinde Kleinegris is gefinancierd binnen de Vernieuwingsimpuls VICI

Meer over algen op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/algen/index.atom?m=en", “max”=>"6", “detail”=>"minder"}