Micoproteine: l'alternativa sostenibile alla carne di origine fungina

Dalla microbiologia arriva quella che con molta probabilità sarà in futuro l’alternativa sostenibile alla carne animale: le micoproteine, ovvero un derivato di origine fungina ricco in proteine e con elevato potere nutrizionale (Figura 1).

microproteine essiccate pronte alla lavorazione — *Figura 1 – Micoproteine di origine fungina, essiccate e pronte alla lavorazione*

La sfida dell’alimentazione del futuro

Per rispondere al fabbisogno alimentare della popolazione mondiale che, secondo le stime dell’ONU, raggiungerà i 9.7 miliardi nel 2050, non basteranno più le classiche fonti animali e vegetali su cui si basa il nostro attuale sostentamento; ciò a causa sia di questioni quantitative che di sostenibilità ambientale e sociale delle attuali tecniche di allevamento e di agricoltura.

Per questo motivo, molti studiosi e ricercatori sono al lavoro per mettere a punto soluzioni alternative e sostenibili che permettano di raggiungere il target produttivo alimentare necessario a sfamare l’intera popolazione mondiale. Alcune di queste hanno in realtà già trovato applicazione pratica e stanno prendendo sempre più piede nel mercato alimentare, grazie soprattutto a scelte mirate dei consumatori.

Le micoproteine: l’alternativa sostenibile alla carne

Parliamo delle micoproteine (dal greco “mykos”, che vuol dire fungo) prodotte attraverso fermentazione da funghi. A dispetto del nome, con il termine “micoproteine” si identifica non solo la parte proteica ma l’intero protoplasma delle cellule (Figura 2), ovvero tutta la biomassa fungina privata della componente di RNA (acido ribonucleico).

protoplasma di Fusarium venenatum — *Figura 2 – Il protoplasma cellulare di Fusarium venenatum ricco di micoproteine*

Tra tutti i microrganismi appartenenti al Regno dei funghi, per la produzione di micoproteine vengono preferiti i funghi filamentosi rispetto ad altre classi di lieviti e/o muffe, per diverse ragioni (Hosseini et al., 2009):

l’utilizzo storico che l’uomo fa dei funghi filamentosi a scopo alimentare;
la possibilità di produrre preparazioni alimentari con proprietà organolettiche (sapore, odore, consistenza) comparabili agli alimenti di maggior utilizzo;
la fattibilità di produzione su larga scala per fermentazione (la raccolta della biomassa fungina dal brodo di coltura è facilitata dalle caratteristiche del micelio del fungo stesso).

I funghi filamentosi: Fusarium venenatum produttore di micoproteine

I funghi filamentosi (anche detti “ifomiceti” o comunemente muffe) sono microrganismi pluricellulari costituiti da ife (strutture filamentose tubulari che possono essere divise in setti) che ramificandosi (Figura 3A-B) formano strutture complesse e voluminose dette miceli. A questa classe appartengono ad esempio funghi molto noti come i generi Aspergillus e Penicillium.

Ife filamentose e ramificate di F. venenatum — *Figura 3 – Ife filamentose (A) e ramificate (B) di F. venenatum*

Tra questi, Fusarium venenatum è il fungo d’elezione per la produzione di micoproteine su scala industriale, già presenti in commercio con il marchio registrato Quorn® (Figura 4).

Quorn, primo marchio di prodotti alimentari a base di micoproteine — *Figura 4 – Macinato di micoproteine a marchio Quorn*

Come avviene la produzione di micoproteine su larga scala

F. venenatum è un microfungo non patogeno del suolo, ampiamente distribuito a livello globale. E’ particolarmente apprezzato per l’elevato contenuto proteico delle ife e per la sua adattabilità a fermentazioni su larga scala. Proprio per queste due ragioni viene utilizzato per la produzione massiva di micoproteine.
Il processo industriale avviene secondo le seguenti modalità:

schema di bioreattore per fermentazione continua di F. venenatum — *Figura 5. Fermentazione continua di F. venenatum per la produzione di micoproteine*

F. venenatum viene coltivato in fermentazione continua all’interno di bioreattori areati in condizioni axeniche (ovvero assicurando che la coltura sia pura). I substrati maggiormente utilizzati sono composti da zuccheri semplici (principalmente biomasse vegetali pretrattate composte per più del 95% da glucosio), piccole fonti di azoto e di sali minerali (potassio, magnesio e fosfati). La coltivazione avviene mantenendo un pH pari a 6 e una temperatura compresa tra i 28 e i 30°C;

Il substrato viene continuamente somministrato in coltura e quando la biomassa cellulare raggiunge una densità pari al 25-30% w/v viene raccolta per filtrazione (Figura 7);

lo step successivo prevede di sottoporre la biomassa a trattamento termico (64°C per almeno 20 minuti) per ridurre il contenuto di acido ribonucleico ai livelli consentiti per l’alimentazione umana. Un eccesso di acido ribonucleico può infatti causare l’innalzamento dei livelli di acido urico nel sangue. Il trattamento termico fa inoltre sì che le ife diventino insolubili ottenendo così una consistenza pastosa modellabile ideale per la produzione di preparati simili alla carne;

Schema riassuntivo della produzione di micoproteine — *Figura 7 – Schema dell’intero processo produttivo di micoproteine QUORN®*

la biomassa viene infine centrifugata e recuperata. Il prodotto ottenuto è una massa semi-solida con un contenuto di acqua del 75% che prende il nome di micoproteine e viene successivamente lavorata per ottenere i prodotti alimentari finiti pronti all’uso.

Le proprietà nutrizionali delle micoproteine

Le micoproteine rappresentano un’ottima fonte di proteine (56% del peso secco totale) e di fibre (principalmente β-glucani e chitina). Il contenuto di grassi è pari al 2-3.5% e la loro composizione è molto simile a quella dei grassi di origine vegetale, con un rapporto tra acidi grassi polinsaturi:saturi positivo pari a 3:1. Sono inoltre presenti in piccole quantità vitamine del gruppo B.

Queste proprietà nutrizionali fanno sì che le micoproteine siano non solo una valida fonte alimentare alternativa, ma anche un vero e proprio “superfood”.

Con il loro significativo contenuto di fibre, le micoproteine hanno ad esempio potere prebiotico e favoriscono il benessere della flora intestinale. Alcuni studi hanno inoltre evidenziato un potenziale effetto benefico sul controllo del picco glicemico e insulinemico dopo il pasto. Un pasto a base di micoproteine comporta infatti un innalzamento dell’insulina nel sangue inferiore del 13% rispetto ad un pasto normale, privo di questo alimento (Bottin et al., 2016).

Micoproteine non solo benefiche, ma soprattutto environmentally friendly

Uno degli aspetti più importanti riguardo la produzione ed il consumo di micoproteine è il loro bassissimo impatto ambientale in termini di costi economici di produzione, legati alle emissioni di CO₂ e al consumo di acqua.

Tramite tecniche di Lifecycle Analysis (LCA) gli esperti hanno quantificato l’impatto ambientale della produzione di micoproteine mediante fermentazione. Il processo produttivo ha ottenuto così anche il Carbon Trust Footprint (Figura 6), un riconoscimento internazionale che certifica la significativa riduzione delle emissioni di CO₂.

Carbon Trust footprint — *Figura 6 – Certificato Carbon Trust Footprint*

L’analisi LCA (Lifecycle Analysis) delle micoproteine

In generale dall’analisi LCA emerge che:

l’impronta idrica della produzione di micoproteine è 10 volte inferiore a quella della carne di manzo e 2,5 volte inferiore a quella del pollo;
la produzione di micoproteine comporta un consumo del suolo 10 volte inferiore rispetto alla produzione di carne bovina, e consente invece l’utilizzo delle terre marginali per la realizzazione di impianti produttivi;
il processo produttivo consente addirittura un guadagno netto positivo in termini di contenuto proteico del prodotto finale. La quota proteica contenuta nella biomassa originaria non viene infatti consumata nella fase di fermentazione ma si somma a quella prodotta dalla fermentazione di F. venenatum. Questo è un enorme vantaggio rispetto a tutti gli attuali processi di produzione alimentare, specie la produzione di carne animale, che al contrario, lungo la filiera produttiva comportano una netta perdita di contenuto proteico. A questi si aggiungono i fenomeni di eutrofizzazione delle acque a causa delle emissioni ambientali di ammoniaca (dai fertilizzanti chimici utilizzati per produrre mangimi).

L’alimentazione sostenibile delle generazioni future

Insomma, quando pensiamo ad ipotetiche soluzioni per garantire un’alimentazione sostenibile alle prossime generazioni (o alla nostra stessa generazione, tra qualche anno), la fermentazione di F. venenatum (Figura 8) sembra essere una soluzione promettente e dalle ampie possibilità applicative e di implemento.

Micoproteine viste al microscopio elettronico a scansione — *Figura 8 – Fibre di micoproteine viste al microscopio elettronico a scansione*

Il mondo microscopico ed invisibile, le applicazioni biotecnologiche e microbiologiche ancora una volta ci vengono in aiuto offrendoci una preziosa e concreta possibilità per vincere l’ennesima sfida della sostenibilità di oggi e di domani.

Bibliografia

Hosseini, SM, et al. Production of Mycoprotein by Fusarium venenatum
Growth on Modified Vogel Medium. Asian Journal of Chemistry. 2009; 121(5):4017-4022
Bottin JH, Swann JR, Cropp E, et al. Mycoprotein reduces energy intake and postprandial insulin release without altering glucagon-like peptide-1 and peptide tyrosine-tyrosine concentrations in healthy overweight and obese adults: a randomised-controlled trial. Br J Nutr. 2016;116(2):360–374. doi:10.1017/S0007114516001872