Je leest:

Tech tegen de honger

Tech tegen de honger

Dé grote uitdaging voor de komende eeuw zal zijn om negen of misschien wel tien miljard monden te voeden. ‘Nieuwe technologie kan helpen om véél efficiënter met de schaarse middelen om te gaan’, zegt de Wageningse hoogleraar levensmiddelenproceskunde, Remko Boom.

Professor Remko Boom is hoogleraar levensmiddelenproceskunde bij Wageningen Universiteit en Researchcentrum. Hij studeerde en promoveerde in Twente in de chemische technologie. Nadat hij enige tijd in de voedingsmiddelenindustrie werkte, werd hij in 1998 op zijn 33-ste een van de jongste hoogleraren van de Wageningse universiteit.
Biowetenschappen en maatschappij

Halverwege deze eeuw, zo luidt op dit moment de conservatieve schatting van de VN, zal het huidige aantal van zeven miljard wereldburgers tot negen miljard zijn gegroeid. Nog eens een eeuw later zal het mogelijk zelfs tien miljard zijn. Eén van de grote vragen is: hoe gaan we al die monden voeden?

“Je wilt die vraag uiteraard op een duurzame manier beantwoorden”, zegt professor Remko Boom, hoogleraar levensmiddelenproceskunde bij Wageningen Universiteit en Researchcentrum. “Als je de voedselproductie ten koste laat gaan van de natuur en de biodiversiteit, dan heb je op de iets langere termijn nog een veel groter probleem. Het antwoord op de grote voedselvragen van de toekomst zal volgens mij dan ook niet alleen van de landbouw moeten komen, maar ook van de voedseltechnologie.”

De tot nu toe vrij eenzijdige focus op moderne landbouw als antwoord op mogelijke voedseltekorten lijkt Boom zelfs een beetje te frustreren. “Die focus is echt ontzettend onterecht! Ga maar na: het grootste deel van wat we vandaag de dag oogsten uit die landbouw gaat gewoon verloren. Ik heb het dan niet over oneetbare oogstresten zoals stengels, wortels of oneetbare bladeren. Nee, ook van het eigenlijke product gaat tot wel de helft uiteindelijk bij het afval. En dan ben je daarvóór dus al een groot deel van je grondstoffen kwijtgeraakt aan de – nu nog – oneetbare delen van planten of dieren.”

Die enorme voedselverliezen worden volgens Boom even banaal als tastbaar, wanneer je gewoon even in je eigen koelkast kijkt, of in het schap van de supermarkt, of aan het eind van een dag op de markt. “De consumenten zorgen voor de grootste verspilling. Ze eten hun bord niet leeg, of laten voedsel in de koelkast bederven. Maar ook winkels gooien enorme hoeveelheden voedsel weg dat ‘over de datum’ is. Ook groente of fruit ‘met een vlekje’ wordt meestal niet verkocht en eindigt in de kliko. Opgeteld zijn dat de grootste verliesposten in de westerse landen. In ontwikkelingslanden komt daar nog een belangrijke verliespost bij in de vorm van gebrekkige bewaarmethoden. Als er ongedierte of vocht bij het voedsel kan, gaat daar ook veel in de opslag verloren.” De kern van het onderzoek van Boom en zijn collega’s is dan ook om op een veel efficiëntere manier duurzame voedingsmiddelen te halen uit de beschikbare productie van de landbouw.

De verwachte groei van de wereldbevolking volgens diverse scenario’s van de VN.
Biowetenschappen en maatschappij

Het voedsel begrijpen

Eén van de manieren waarop Boom en zijn collega’s de productie van ons voedsel willen verbeteren, is door de voedingsmiddelen zelf beter te leren kennen. “We worden daarbij op verschillende manieren geholpen door computertechnologie. Door een product als melk in de computer te modelleren, kunnen we alle vetdeeltjes, eiwitten en suikermoleculen in detail onderzoeken. Als we de eigenschappen en het gedrag van die moleculen kennen, kunnen we vervolgens proberen om op een heel milde manier melk te scheiden in ingrediënten. Nu gebeurt dat nog met behulp van, met alle respect, vrij primitieve membranen, met alle problemen van dien, zoals vervuilen en vollopen van die membranen.”

Van een wafer uit de chipindustrie kun je een heel specifiek filter maken om bijvoorbeeld bacteriën uit de melk te halen.
Biowetenschappen en maatschappij

Een alternatief dat Boom wil inzetten om waardevolle of juist ongewenste ingrediënten uit melk te isoleren komt ook rechtstreeks uit de computertechnologie. “Computerchips worden geprint op zogeheten silicium wafers. Dat zijn een soort grote schijven, waar de minuscule schakelingen van een chip door een machine op worden geprojecteerd en vervolgens geëtst. Met een iets eenvoudiger versie van zo’n machine, kun je ook nauwkeurig gevormde gaatjes in zo’n wafer branden. Op die manier hebben we nu al heel selectieve filters gemaakt, met miljoenen gaatjes van exact dezelfde grootte, waar je heel eenvoudig, maar uiterst nauwkeurig deeltjes mee kunt filteren. En dat met gebruik van veel minder energie dan wanneer je met behulp van membranen probeert te filteren.”

De mogelijkheden van zo’n efficiënt filter zijn legio, stelt Boom. “Welke producten de zuivelproducenten precies maken met dit soort filters, dat moet je hen vragen. Wij zijn ‘slechts’ degene die het gedrag van de levensmiddelen proberen te begrijpen. Zij mogen daar vervolgens praktische toepassingen voor bedenken. Maar in algemene zin kun je onder andere denken aan een alternatief voor pasteurisatie. Nu wordt onze melk langer houdbaar gemaakt door het te verhitten. Zeker bij het steriliseren, bij temperaturen boven de honderd graden, maar ook bij het pasteuriseren bij ongeveer zeventig graden, gaat een deel van de smaak verloren. Het blijkt dat je ook met een aantal van die supernauwkeurige filters de hoeveelheid bacteriën met een factor miljoen kunt verlagen. En dat zonder verlies van smaak.”

Via een minuscule ‘knikkerbaan’ kunnen deeltjes uit een vloeistof gescheiden worden.
Biowetenschappen en maatschappij

Ook op andere manieren proberen Boom en zijn collega’s voedingsmiddelen op een milde manier en zonder gebruik van al te veel energie te filteren. “Je kent dat ouderwetse speelgoed, waarbij je een stroom knikkers door een soort piramide van spijkertjes kunt laten stuiteren? Als die spijkertjes steeds heel zuiver in het midden van een opening zijn geplaatst, zullen de knikkers zich gelijk verdelen over de basis van de piramide. Maar als je de spijkertjes steeds een stukje verschuift, kun je de knikkers een bepaalde kant op forceren. Op een vergelijkbare manier kun je deeltjes van een specifieke grootte uit een vloeistof filteren, door die vloeistof gewoon onder invloed van de zwaartekracht door een minuscule ‘knikkerbaan’ te laten stromen. In de bierproductie bijvoorbeeld, worden gistcellen nu nog uit het eindproduct verwijderd door vrij primitieve filters, die vervolgens vollopen en ververst moeten worden. Door het bier gewoon over zo’n knikkerbaan te laten stromen, kun je de gistcellen bijeen drijven zonder verlies van al te veel energie en grondstoffen.”

Natuurlijke ‘verpakking’

Volgens Boom kun je ook veel leren door te kijken naar de manier waarop Moeder Natuur bijvoorbeeld olie in soja heeft verpakt. “Die olie zit verpakt in kleine blaasjes met een laagje fosfolipiden eromheen. De eiwitten zitten weer in andere blaasjes. De snelheid waarmee olie in een fles bij ons op tafel ranzig wordt zou in de natuur ondenkbaar zijn. Door die blaasjes zijn de vetdeeltjes immers heel goed beschermd tegen oxidatie. Pas nadat wij de olie met behulp van bijvoorbeeld hexaan hebben geëxtraheerd, wordt het toegankelijk voor oxidatie. De natuurlijke manier van verpakken van vetdeeltjes, met behulp van fosfolipiden waar ook nog eens anti-oxidanten in verstopt zitten, die zou ik graag kopiëren.”

Nieuwe structuren voor oude grondstoffen

Een andere manier om voedsel op een slimmere manier te verwerken, zoekt Boom in een aanpassing van de structuur. “Een van de bekende manieren om voedsel opnieuw te structureren is de productie van vleesvervangers uit soja of andere plantaardige materialen, zoals lupine, dat gewoon in Nederland kan worden verbouwd. Maar de duurzaamheid van die vleesvervangers is nog niet ideaal. Veel van die producten worden gemaakt door soja eerst sterk te verdunnen met water. Vervolgens gooi je daar chemicaliën tegenaan, om de zuurgraad aan te passen en het eiwit te denatureren. Daarna ga je het weer ten koste van een hele hoop energie drogen. Die concentraten kun je volgens mij veel eenvoudiger maken. We werken nu bijvoorbeeld aan een heel simpele manier om de eiwitten uit gemalen erwten van de andere ingrediënten te scheiden, letterlijk door te blazen. Die eiwitten zijn uiteindelijk misschien wel iets minder moleculair zuiver dan de huidige vleesvervangers, maar zijn wel veel duurzamer, en ze zouden nog gezonder kunnen zijn ook!”

Geen technologie maar cultuur

Behalve naar de moderne technologie, kijkt hoogleraar levensmiddelenproceskunde Remko Boom nadrukkelijk ook naar oude culturen als bron van inspiratie voor een duurzame toekomst. “In China weet men bijvoorbeeld al meer dan vijftien eeuwen dat je puur op basis van plantaardige bronnen, zoals een combinatie van rijst en soja, alle essentiële aminozuren kunt binnenkrijgen. Met een traditioneel product als tempeh kun je zien dat je soja heel eenvoudig, met behulp van een schimmel, kunt verwerken tot een goed voedingsmiddel. Helaas kijken de Aziaten zelf, die al heel lang met de consequenties van overbevolking te maken hebben, liever naar de westerse wereld als misplaatst hoger ideaal.”

Biowetenschappen en maatschappij

Vleesvervanger geboren in de prullenbak

Sommige nieuwe technologieën blijken geheel bij toeval in het laboratorium van de voedseltechnologen te ontstaan, vertelt Boom. “Op een bepaald moment werkte een student in ons lab aan een nieuwe manier om kaas te maken. Melkeiwit werd daarbij tussen twee draaiende platen gebracht en verdikt met behulp van een enzym. Op een gegeven moment kreeg de studente een eindproduct dat volgens haar niets met kaas te maken had. Het verdween in de prullenbak, maar werd daar door een volgende student weer uitgeplukt, omdat die het intrigerend veel op kippenvlees vond lijken. Nu hebben we die technologie gepatenteerd als een methode om op een heel milde manier, zonder gebruik van chemicaliën, eiwitten te verwerken tot compleet nieuwe vleesvervangers.”

De uitdaging is volgens Boom om van planteneiwitten een product te maken dat de consument zal verkiezen boven vlees. “Met de huidige vleesvervangers als tofu of tahoe kun je weliswaar heerlijke gerechten maken, maar je gaat er de verstokte vleeseter niet mee over de streep trekken. Toch denk ik wel dat we de oplossing in de plantaardige hoek moeten zoeken. Het zogenoemde kweekvlees waar nu aan wordt gewerkt, wordt nog steeds geproduceerd op basis van dierlijke eiwitten. Met een slag om de arm – deze ontwikkelingen zijn immers nog heel pril – denk ik dat je een veel grotere slag kunt maken door niet meer uit te gaan van dierlijk, maar van plantaardig eiwit. De aminozuren uit dierlijke eiwitten zijn in allereerste instantie per slot van rekening ook door planten gemaakt, dus waarom nemen we die dan niet meteen als basis?”

Op basis van erwten is in principe een uitstekende vleesvervanger te produceren.
Biowetenschappen en maatschappij

Peas Foundation

Samen met onderzoekers van de Technische Universiteit Delft geloven Boom en zijn Wageningse collega’s heilig in planten als de beste bron voor de ideale vleesvervanger. Ze worden daarom ook door een speciale stichting gesteund, die met een knipoog de PEAS-Foundation is gedoopt (Plant Exploring And Structuring). Het doel van die stichting is onder andere om met behulp van crowd funding een speciale leerstoel ‘Plantaardige Vleesvervangers’ te financieren. Met een bijdrage van twintig euro per jaar kunnen sympathisanten een nog aan te stellen peas-professor steunen. Uiteindelijk zou dat na vijf jaar moeten resulteren in een ‘100% plantaardige vleesvervanger die de bite en structuur heeft van vlees.’ (www.thepeasfoundation.nl)

Milder, ruwer, zuiniger

Een van de fundamentele problemen van de moderne voedingsmiddelen is volgens Boom onze hang naar ‘zuiverheid’. “We verbruiken vandaag de dag enorm veel energie, water en zelfs chemicaliën om ingrediënten zuiver te maken. En dat terwijl de natuur ons helemaal niet heeft ‘ontworpen’ om zuivere ingrediënten te consumeren. We eten tegenwoordig bijvoorbeeld veel te weinig voedingsvezels, omdat we die allemaal uit ons voedsel hebben gehaald. Neem een product als suiker: we verhitten bietenpulp ten koste van veel energie tot een graad of zeventig, waarbij alle ingrediënten kapot gaan, behalve de suikermoleculen. Die halen we er vervolgens in pure vorm uit, we drogen het eindproduct – opnieuw ten koste van veel energie – en de rest kunnen we hooguit nog aan ons vee voeren.”

Boom werkt aan andere manieren om de bietenpulp op een veel subtielere manier te verwerken. “De suiker wordt dan misschien iets minder ‘puur’ dan we nu gewend zijn, maar daar worden we als consument zeker niet slechter van. Een groot bijkomend voordeel is dat de eiwitten en andere waardevolle ingrediënten uit de biet niet kapot worden gekookt in de pulp. Daar kun je dus nog andere mooie dingen mee doen.”

‘Waardeloos’ bietenloof bevat uiteindelijk nog een hoop eiwit.
Biowetenschappen en maatschappij

Ook met het loof van de suikerbieten, dat nu gewoon op het land achterblijft en op een gegeven moment wordt ondergeploegd door de boer, heeft Boom grootse plannen. “In de bladeren van de suikerbiet zit misschien maar één procent eiwit. Maar met de enorme hoeveelheid loof die nu wordt ondergeploegd, is dat in absolute zin toch wel degelijk de moeite waard om te winnen. Let wel: al het eiwit uit het Nederlandse bietenloof staat uiteindelijk ongeveer gelijk aan een derde van de totale vleesconsumptie!”

Niet zo nat verwerken …

Het probleem van veel van de huidige voedingstechnologie is de hoeveelheid water die ermee gemoeid is. “Wanneer je geen water hoeft toe te voegen, hoef je het uiteindelijk ook niet meer te verdampen. Bij de productie van glucosestroop bijvoorbeeld, wordt een zetmeel gehydroliseerd door een enzym. Traditioneel zijn we gewend om dat soort reacties in water te laten verlopen. Maar eigenlijk ook wel tot onze eigen verbazing zijn we erachter gekomen dat deze enzymatische reactie ook in een veel drogere omgeving nog prima verloopt. En water dat je niet toevoegt, hoef je ook niet meer te verdampen. Let wel: dat verdampen van water uit voedingsmiddelen is op dit moment een van de grotere energievreters van de Nederlandse industrie.”

Ook bij de productie van sojamelk verdwijnen nog veel waardevolle stoffen in het afvalputje.
Biowetenschappen en maatschappij

… of waardevolle componenten uit het ‘afval’ halen

Waar het nog wel nodig is om voedingsmiddelen met veel vocht te verwerken, verdwijnen nu nog vaak waardevolle ingrediënten met dat vocht in het afvoerputje. “Recent heeft één van de onderzoekers uit onze groep uitgezocht hoe je bijvoorbeeld oligosacchariden uit wei kunt halen. Wei is het vocht dat overblijft na de productie van kaas. Voorheen ging dat alleen maar als laagwaardige grondstof naar de frisdrankindustrie of naar het veevoer. Tegenwoordig worden daar meer en meer nuttige voedingsstoffen uitgehaald. In die wei zitten onder andere voedingsvezels die je goed kunt gebruiken om babymelk mee te verrijken. Babymelk op basis van koeienmelk bevat veel minder oligosacchariden dan natuurlijke moedermelk. Wanneer je dus die oligosacchariden op een efficiënte manier uit ‘waardeloze’ wei kunt halen, kun je poedermelk voor zuigelingen weer iets waardevoller maken.”

Ook bij de productie van sojamelk gaan de nodige waardevolle ingrediënten verloren, weet Boom. “Sojamelk wordt gemaakt door sojabonen op te lossen in veel water en dat product te fermenteren. Het vocht dat overblijft na het afscheiden van de eigenlijke sojamelk heet ‘okara’ en is rijk aan onder andere isoflavonen. Aan die stoffen worden de nodige gezonde eigenschappen toegedicht. We werken nu dan ook aan een methode om die stoffen op een eenvoudige manier uit de okara te halen.”

Verlies van energie beperken

Uiteindelijk draait de voedselverwerking van de toekomst om het beperken van energieverliezen, stelt Boom. “Er zijn daarvoor veel modellen in omloop, bijvoorbeeld een CO2-footprint of een water-footprint. Toch blijft dat vaak steken in een vergelijking van appels en peren. Ook is het lastig om de footprint aan een bepaald onderdeel van een keten toe te schrijven. Als je uit tarwe bijvoorbeeld zetmeel en gluten haalt, hoe bepaal je dan de water-footprint van die twee individuele stromen? Wij proberen alle stappen te vangen in een meer fundamentele benadering via de thermodynamica. Door de zogeheten exergie van een stof te bepalen, kun je berekenen hoeveel energie in de verschillende stappen verloren gaat. Op die manier kun je een hele keten van voedselproductie, bijvoorbeeld in een fabriek of een landbouwketen, helemaal analyseren en ontdekken waar de grote ‘energie­lekken’ zitten.”

Optimistische kijk

Boom vertelt over zijn onderzoek met een haast aanstekelijk optimisme. “Toch moet je niet naïef zijn”, waarschuwt hij. “Voor een deel kunnen wij als voedseltechnologen iets doen aan de enorme verspilling die nu nog optreedt in de productie, de verwerking en de consumptie van ons voedsel. Voor een ander deel is het natuurlijk vooral een verdelingsvraagstuk. Iemand die hongert aan de andere kant van de wereld schiet er niet meteen wat mee op als ik mijn kliekjes niet weggooi maar morgen weer opwarm.”

De keuken van de toekomst: de ‘vleesmachine’ staat tussen de slow juicer en de espressomachine.
Biowetenschappen en maatschappij

Tegelijk weet Boom dat hij de publieke perceptie van levensmiddelentechnologie niet altijd mee heeft. “Vóór Nicolas Appert draaide de innovatie om het verkrijgen van voldoende voedsel op plaatsen waar dat niet werd geproduceerd, zoals in de steden. Appert en Pasteur voegden daar aan het begin van de negentiende eeuw veel kunde en kennis aan toe over het houdbaar maken van voedsel. Vervolgens kwamen daar generaties technologen achteraan die het voedsel diversifieerden en gezonder maakten. Nu zitten we in een generatie die de voedselvoorziening vooral duurzamer wil maken. Mensen slikken niet iedere verandering meer. Er is toenemende scepsis, al is die lang niet altijd terecht. Wie zich afzet tegen levensmiddelentechnologie moet zich ook realiseren dat zonder die technologie er überhaupt geen voedsel in de winkel zou kunnen liggen.”

“Toch wil ik in ieder geval voorkomen dat ik als wetenschapper met een opgeheven vingertje naar de consument wijs. Ik probeer vanuit het onderzoek oplossingen te bieden waar we stappen mee in de goede richting kunnen zetten. Potentieel grote stappen! Ik hoop bijvoorbeeld dat mensen straks, naast hun espresso-machine en hun slow juicer in de keuken een apparaat kunnen zetten waarmee ze zelf op basis van plantaardige eiwitten, ter plekke een vleesvervanger kunnen produceren. Dan zouden we echt veel gewonnen hebben.”

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 25 februari 2015

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.