„Месо от водорасли“: как микроводораслите и соята се превръщат в бъдещите котлети

На кого можем да се доверим с новия протеин за планетата на тиганите? Ученият по материалознание Стефан Гулдин (TUM/TUMCREATE, проект Proteins4Singapore) показва нетрадиционен отговор: микроводорасли + соя. В скорошна статия в Nature той обяснява как суровините се получават от едноклетъчни култури с 60-70% протеин, а след това се „настройва“ самосглобяването и текстурата им, за да се имитира „месестата“ захапка и сочност. Контекстът е целта на Сингапур „30 по 30“: да произвежда 30% от храната локално до 2030 г. в среда с ограничена земя, където компактните биореактори с водорасли изглеждат особено логични.

Предистория на изследването

Алтернативните източници на протеини не са модна прищявка, а отговор на няколко пречки едновременно: нарастването на населението, климатичните ограничения, недостига на земя и вода, а в някои мегаполиси - уязвимостта на веригите за доставки, зависими от вноса. Сингапур е показателен пример: страната внася лъвския пай от храната си и си е поставила цел „30x30“ - да произвежда 30% от диетата си на вътрешния пазар до 2030 г. В такава география компактните биореактори и затворените фотобиореактори с микроводорасли са логични: те почти не изискват почва, работят целогодишно и са мащабируеми „по град“, а не „по хектар“.

Микроводораслите са интересни не само заради „вертикалното“ си производство. Редица щамове ( Chlorella, Nannochloropsis, Arthrospira/„спирулина“ ) осигуряват 50-70% протеин в сухо вещество, а заедно с протеина идват и полиненаситени мастни киселини, пигменти и антиоксиданти. От такава биомаса могат да се получат протеинови концентрати и изолатори – „градивни елементи“ за хранителни системи. Тяхното предимство пред много наземни култури е гъвкавостта на състава чрез контрол на условията на отглеждане и независимост от сезонността: производствените партиди са по-лесни за стандартизиране.

Но „зеленият прах“ не се превръща сам по себе си в „котлет“. Протеините от водорасли имат специфичен профил на вкус и аромат (хлорофили, „морска“ нотка), променлива разтворимост и желиране, а здравите клетъчни стени затрудняват смилаемостта, ако не се обработват правилно. Оттук и технологичният конвейер: фракциониране, избелване/дезодориране, регулиране на функционалните свойства (емулгиране, задържане на вода, вискоеластичност). В същото време сушенето и отделянето на биомасата трябва да се извършват енергийно ефективно, в противен случай се губи част от екологичната и ценова печалба; добавете тук регулацията за „новите храни“ и въпроса за алергените - и става ясно защо пътят от реактора до плота е дълъг.

Ключът към „месното“ преживяване е структурирането. Протеиновите концентрати трябва да бъдат принудени да се самоорганизират във влакнеста, слоеста микроструктура, която осигурява еластична „захапка“ и задържа соковете и мазнините. Това се постига чрез срязващи полета, екструдиране, контрол на микрофазовото разделяне и добавяне на липиди/ароматни прекурсори. На практика, водорасловият протеин често се смесва със соев протеин: това улеснява постигането на правилния аминокиселинен профил, подобрява образуването на текстура и „потиска“ водорасловия вкус. Последната бариера е потребителят: имаме нужда от рецепти за местни кухни, слепи дегустации и ясно етикетиране. Ето защо към алгоритмите за хранителна химия се добавят материалознание и сензорни инструменти: без тях „месото от водорасли“ ще си остане лабораторна демонстрация, а не продукт, който хората ще купуват втори път.

Защо микроводорасли?

• Протеин до краен предел. Някои видове осигуряват до 60-70% протеин в сухо вещество - сравнимо и по-високо съдържание от типичните източници.
• Градски формат. Те растат в реактори, почти без земя и с малък воден отпечатък - удобно за мегаполис като Сингапур.
• Гъвкава обработка. От биомасата се извличат протеинови фракции, които могат да се използват като текстурни „конструктори“.

Какво прави екипът на Гулдин?

Фокусът на изследването е как да се накарат растителните протеини да се държат като „месо“. Подходът на материалознанието е решаващ тук: чрез контролиране на самоорганизацията на протеиновите нишки и тяхното взаимодействие с вода и мазнини е възможно да се сглоби желаната микроструктура - наслояване, влакнестост, еластичност. Това е случаят, когато „физиката на меката материя“ работи на вкус.

• Суровини: смес от микроводорасли и соеви протеини - баланс между вкус, хранителност и цена.
• Процес: екстракция → избор на условия за самосглобяване → тестове за ментов вкус/дъвчене и сочност → корекции на рецептата.
• Място: консорциум TUMCREATE/Proteins4Singapore - мост между фондации и хранителни технологии, за да отговори на нуждите на града-държава.

Какво вече е ясно - и какво забавя „алтернативното месо“ върху водораслите

• Плюсове:
  • висока протеинова плътност и пълен аминокиселинен профил при редица видове;
  • мащабируемост в затворени системи;
  • перспективата за намаляване на въглеродния и водния отпечатък.
• Предизвикателства:
  • вкусът и ароматът (хлорофили, „морски“ нотки) изискват маскиране и избелване на пигменти;
  • функционалните свойства (разтворимост, желиране) варират между видовете и зависят от обработката;
  • икономика и регулация: стабилност на веригите за доставки на култури, стандартизация на протеинови концентрати.

Защо Сингапур (и не само) се нуждае от това

Сингапур внася >90% от храната си и се стреми да произвежда 30% от храната си локално до 2030 г. Компактните реактори с микроводорасли + преработката на протеини в „месни“ продукти са начин за добавяне на грамове протеин на квадратен метър и намаляване на уязвимостта към шокове в доставките. Същото важи и за градовете с недостиг на земя и вода.

Как да си направим „месна хапка“ от „зелена каша“

• Структура: контролира микрофазовото разделяне и ориентацията на протеиновите влакна (екструзия, полета на срязване) - оттук и влакнестият характер и „вълнообразността“ при ухапване.
• Сочност: капсулира мазнините, свързва водата с хидроколоиди - имитация на "месен сок".
• Вкус: ферментация, селекция на липиден профил и ароматни прекурсори - отклонение от нотката „водорасли“ към „умами“.

Какво следва за Proteins4Singapore

• От лаборатория до мини-работилници: стабилност на партидите, срок на годност, студена логистика.
• Диететика и безопасност: алергени в растителните протеини, смилаемост, етикетиране.
• Потребителско тестване: Сляпи дегустации и поведенчески изследвания в азиатските кухни – Taste Matters.

Коментари на автора

Материалът звучи прагматично, „инженерен“ оптимизъм: микроводораслите не са екзотика заради рекламата, а истински конструктор за протеинови продукти, ако погледнете задачата през очите на материалознание. Ключът е не просто да се отглежда биомаса с 60-70% протеин, а да се научат протеиновите фракции да се сглобяват в „месна“ микроструктура и същевременно да се запази вкусът, сочността и цената. Затова залогът е на дуета микроводорасли + соя: първите имат протеинова плътност и компактно производство, вторите имат доказана текстурируемост и „мек“ вкусов профил.

Авторът подчертава няколко важни, често „неизказани“ неща:

• Текстурата и сензорните усещания са по-важни от лозунгите. „Екологичният“ отпечатък е плюс, но хората ще купуват това, което е приятно за дъвчене и вкусно за ядене. Оттук и акцентът върху самосглобяването на протеини, фибри и задържането на мазнини/сокове.
• Функциите са по-важни от таксономията. Не е толкова важно „какъв вид водорасли“, колкото какви функционални свойства (разтворимост, желиране, емулгиране) осигурява изолираната протеинова фракция след обработка.
• Сместа не е компромис, а стратегия. Сместа от водорасли и соеви протеини помага за едновременното изпълнение на три задачи: аминокиселинен профил, технологична ефективност и неутрализиране на „морските“ нотки.
• Логика на градското производство. За Сингапур и мегаполисите ключът е „протеин/м²“ и сезонната независимост: затворени реактори, къси вериги за доставки, стабилност на партидите.
• Икономиката и енергията са филтърът на реалността. Евтиното обезводняване/избелване и мащабирането на мини-работилници са пречки; без тях екологията и цената могат да се „изпарят“ на етапа на обработка.
• Регулиране и доверие. „Нова храна“ е стандарти, алергени, етикетиране и потребителски тестове, както и за местни кухни (не само „формат на бургер“).

Според автора, какво трябва да се случи, за да може „месото от морски водорасли“ да премине от демонстрации към масов продукт:

• Стандартизирайте протеиновите концентрати (партида по партида по функционални показатели, не само по процент протеин).
• Енергийно ефективно решава „мръсните“ стъпки - отделяне на вода, дезодориране/избелване без загуба на хранителни вещества.
• Стартирайте мини производствени вериги в града: от реактори до пилотни екструдиращи линии и студена логистика.
• Свържете рецептите с контекста на кухнята (Азия/Европа): аромати, мазнини, подправки - за реални поведенчески тестове.
• Честно изчислете LCA (въглерод/вода/енергия) за реални мащаби, а не за лабораторни грамове.

Основното послание: алтернативният протеин не е единична „суперсъставка“, а комбинация от материалознание и хранителни решения. Микроводораслите осигуряват компактност и плътност на протеините, соята осигурява надеждно „подсилване“ на текстурата, а компетентното инженерство превръща това в продукт, който искате да ядете втори път.

Заключение

Микроводораслите не са футуристична фантазия, а технологична платформа за градове, където земята е оскъдна и протеините са необходими. Работата на Гулдин и колегите му показва, че ако контролирате самосглобяването и текстурата на протеините, „зеленият“ концентрат наистина се превръща в „месен“ продукт - и това логично се вписва в стратегията на Сингапур за устойчивост на храните 30x30. След това идва бягането на дълги разстояния: аромат, цена, стандарти и любов на потребителите.

Източник: Кристин Ро. Сурови съставки: превръщане на водораслов протеин в фалшиво месо. Nature, 18 август 2025 г.; интервю със С. Гулдин (TUM/TUMCREATE, Proteins4Singapore). Допълнителен контекст: 30×30 цели и материали за Proteins4Singapore. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-02622-7