artikel

Eiwitbronnen in transitie

Algemeen

Eiwitbronnen in transitie

De industrie en wetenschap zijn op zoek naar alternatieve eiwitbronnen. Maar hoe scoren verschillende alternatieve eiwitbronnen op basis van eiwitopbrengst per oppervlak? Drie groepen worden besproken: vollegrondgewassen – met name de peulvruchten –, aquacultuur en insecten.

Met de groeiende wereldbevolking en de toenemende welvaart blij de vraag naar eiwitten en eiwitrijke producten de komende jaren stijgen. Daaraan kan niet worden voldaan met alleen de traditionele eiwitbronnen. Nodig is een eiwittransitie – de overgang van traditionele eiwitbronnen als zuivel, vlees en soja, naar alternatieve bronnen als eiwit uit landbouwgewassen, aquacultuur of insecten. Over het alge- meen worden plantaardige eiwitten als duurzamer ervaren dan dierlijke eiwitten. Maar als nieuwe eiwitgewassen in compe- titie gaan voor schaarse landbouwgrond, is de vraag hoeveel er bij kunnen dragen aan deze eiwittransitie.

Vollegrondgewassen

Veel van de huidige plantaardige eiwitten worden geproduceerd als bijproduct van een ander proces, zoals soja-eiwit als bijproduct van de productie van soja-olie en erwteneiwit als bijproduct van erwtenzetmeel. Ook nieuwe plantaardige eiwitten zijn vaak bijproducten van zetmeel- of olieproductie, zoals aardappeleiwit en raapzaadeiwit. Hierdoor is niet de productie van eiwit leidend in de procesvoering, maar die van het hoofdproduct. Wanneer eiwit het hoofdproduct wordt, moet anders worden gekeken naar deze gewassen. Door gegevens over de oogst per hectare (FAO, 2015) te combineren met het eiwitgehalte van de verschillende agrogrondstoffen, kan de eiwitopbrengst per hectare worden berekend. Figuur 1 toont aan dat zowel de oogst per hectare als het eiwitgehalte belangrijk is. Een aardappel heeft een eiwitgehalte van ongeveer 2 procent, maar door de hoge opbrengst van 50 tot 55 ton/ha kan toch een hoge eiwitopbrengst worden behaald. Over het algemeen scoren granen vrij hoog in eiwitopbrengst door een combinatie van een relatief hoog eiwitgehalte en een hoge opbrengst. Figuur 1 geeft slechts een eenzijdig beeld van de opbrengst per hectare. Het zegt niets over andere aspecten, zoals water- en kunstmestgebruik of resistentie tegen ziekten. De peulvruchtengroep scoort goed wat betreft kunstmestgebruik. Door de natuurlijke symbiose van deze vlinderbloemigen (Leguminosae of Fabaceae) met stikstofbindende bacteriën (Rhizobium) zijn deze gewassen in staat om stikstof uit de lucht te binden. Hierdoor kunnen peulvruchten met minder tot geen stikstofbemesting worden geteeld en daarnaast als groenbemesting worden gebruikt in gewasrotatie. Uit figuur 1 blijkt ook dat de enige peulvrucht die wordt gebruikt voor de commerciële productie van eiwit

ingrediënten, niet de hoogste opbrengst per hectare hee . Lupine en tuinbonen halen hogere opbrengsten. Voor NIZO food research en HAS Hogeschool was dit aanleiding om onderzoek te doen naar de winning van eiwit uit verschillende peul- vruchten.

Rendement

Uitgaande van de door NIZO ontwikkelde methode voor de extractie van hoog func- tioneel erwteneiwit (Pouvreau & Van de Velde, 2015), is eiwit geëxtraheerd uit een serie peulvruchten die in de volle grond kunnen worden gekweekt in Nederland en Noordwest-Europa. Figuur 2 laat zien dat het rendement van de winning van de eiwitten vergelijkbaar is voor de verschil- lende peulvruchten. De verschillende zet- meelhoudende gewassen gedragen zich vergelijkbaar tijdens de productie. Evenals bij erwten kunnen deze gewassen naast eiwit ook voor de productie van zetmeel worden gebruikt. Van de verschillende peulvruchten werd met linzen en tuin- bonen de hoogste eiwitopbrengst behaald. Omdat rode linzen zijn gebruikt, was het linzeneiwitisolaat licht rood gekleurd. De kleur en overige eigenschappen van het tuinbooneiwitisolaat waren vergelijkbaar met die van het erwteneiwitisolaat. Met een tweemaal zo hoge eiwitopbrengst per hectare en een hoger extractierendement zijn tuinbonen een vollegrondgewas met potentie voor eiwitproductie. Momenteel voeren studenten van de opleiding Tuin- en akkerbouw van HAS Hogeschool in samenwerking met NIZO food research onderzoek uit naar de invloed van bemesting op het eiwitgehalte van de tuinboon.

Aquacultuur

Ondanks de voordelen van peulvruchten zal de teelt van deze gewassen altijd in competitie zijn met andere vollegrondgewassen en zal de bijdrage aan de eiwittransitie ten koste gaan van andere gewassen. Daarom is aquacultuur veelbelovend. Hieronder valt de productie van eiwitten uit algen en waterplanten, zoals eendenkroos (Lemna sp.). Algen worden in algenreactors gekweekt, terwijl eendenkroos in open water of speciale bassins kan worden gekweekt. Deze kweekmethodes maken het mogelijk om eiwit te produceren op grond die niet geschikt is voor traditionele landbouw. Eendenkroos is een snelgroeiend, klein waterplantje dat in voedselrijk open water groeit. In Nederland groeit het met name in de zomermaanden in het wild in sloten en poelen, waarbij de biomassa iedere twee tot drie dagen verdubbelt (Derksen & Zwart, 2010). In Nederland is en wordt onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om eendenkroos te gebruiken voor dierlijke en humane consumptie. Naast de wilde groei wordt er ook gewerkt aan de kweekcondities van eendenkroos om de opbrengst te verhogen. Onder geoptimaliseerde condities kan de opbrengst verdrievoudigd worden ten opzichte van de groei in het wild (Garcia Gonzalez, 2014). In bassins met een oppervlak van honder- den vierkante meters kan een eiwitproductie van meer dan 7 ton eiwit/ha worden behaald als het eendenkroos gedurende 365 dagen per jaar optimaal kan groeien (zie guur 3).

Algen leveren hoogwaardige inhoudsstoffen, zoals meervoudig onverzadigde vetzuren, pigmenten of andere verbindingen. De geproduceerde biomassa is rijk aan eiwit. Daarom kunnen eiwitten als hoofd- of bijproduct geproduceerd worden door algen, die in verschillende reactortypes kunnen worden gekweekt. Belangrijk is de hoeveelheid beschikbaar licht. Onder laboratoriumcondities kunnen reactoren met kunstlicht worden belicht, maar bij industriële productie zal de zon de voor- naamste lichtbron zijn en daarom worden technologische middelen ontwikkeld, zoals de buizenreactor. Door zijn constructie kan deze gesloten reactor zoveel mogelijk zonlicht opvangen. Het AlgeaPARC van Wageningen Universiteit omvat onder andere een buizenreactor, waarvan de dimensies gepubliceerd zijn (Bosma et al., 2014). Lineaire opschaling van deze reactor resulteert in een productie volume van 700 m3/ha. Als deze productiecapaciteit gecombineerd wordt met de biomassaproductie, behaald onder laboratoriumcondities, dan kan in een algenreactor een eiwitproductie van 44 ton/ha worden gerealiseerd (Michels et al, 2014). Zoals uit guur 3 blijkt, is de eiwitproductie per hectare van aquacultuur significant hoger dan voor de landbouwgewassen. Dit komt omdat bij de berekeningen is gerekend met jaarrondproductie, die mogelijk is in subtropische gebieden. Een dergelijke productie wordt in het Nederlandse klimaat niet gehaald. Het grote voordeel van aquacultuur is dat de productie mogelijk is op locaties die niet geschikt zijn als landbouwgrond.

Insecten

Een andere bron van alternatieve eiwitten die sterk in de belangstelling staat, zijn insecten (Rumpold & Schlüter, 2013). Zij zijn in staat in korte tijd grote hoeveelheden ei- witrijke biomassa te produceren. Daarnaast kunnen ze op voedingssto en en reststromen groeien die niet geschikt zijn voor humane consumptie of voor opwaardering via traditionele methoden. Dit kunnen zowel reststromen zijn uit de voedingsindustrie als restmateriaal uit de tuin- en akkerbouw.

De grootste aandacht in het onderzoek naar insecten, onder andere bij HAS InsectLab, gaat nu uit naar het gebruik van reststromen als voedingsbodem en het opschalen van de productie. Op dit moment worden met name de black soldier y en verschillende meelwormen op grote schaal gekweekt (zie guur 3). Naast de groei op reststromen, dragen ook het lage land-, water- en energiegebruik van insecten bij aan de duurzaamheid van insecteneiwit. Wel zijn er nog verschillende hobbels rond wet- en regelgeving te nemen. Tot die tijd blij de vraag of insecten vergeleken moeten worden met vollegrondgewassen en aquacultuur of dat een vergelijking met dierlijke eiwitten op zijn plaats is. In het laatste geval steken insecten gunstig af tegen andere productiedieren door een zeer gunstige voederconversie. De voorspellingen voor insecten zijn veelbelovend als het gaat om productie per hectare. Deze cijfers zijn echter gebaseerd op het gebruik van hoogwaardige grondstoffen, zoals granen. De echte doorbraak komt als dergelijke cijfers ook worden behaald bij gebruik van laagwaardige reststromen die niet voor andere verwaarding in aanmerking komen.

Reageer op dit artikel