Yoghurt, kaas, bier… allemaal gemaakt volgens de eeuwenoude fermentatie techniek. Een proces waarbij micro-organismen zoals bacteriën en schimmels, suikers omzetten in alcohol, gassen of zuren, wat wordt gebruikt bij de productie van voedingsmiddelen en dranken. Bij MNEXT gebruiken we de moderne versie: slimme fermentatie. Deze techniek maakt gebruik van genetische modificatie en geavanceerde technieken zoals CRISPR-Cas om de productie van specifieke stoffen te optimaliseren. Klinkt ingewikkeld? Voor Mirthe Raats en Jasper Meijer, onderzoekers bij MNEXT, is dit dagelijkse kost. Ze vertellen ons meer over deze veelbelovende technologie en recente projecten waar zij aan werken.
Maar wat is het nou precies? Mirthe: “Eigenlijk een combinatie dus van oude tradities met moderne biotechnologie. We gebruiken micro-organismen zoals bacteriën en schimmels om op een duurzame manier bouwstenen te produceren voor producten en materialen.” En waarom is dat duurzaam? “Slimme fermentatie kan reststromen uit de agro-voedingsindustrie als grondstof gebruiken. Dit betekent dat we afval kunnen omzetten in waardevolle producten. Dat draagt bij aan een circulaire en biobased economie en maakt ons minder afhankelijk van fossiele brandstoffen. Daarnaast heeft het proces minder impact op het milieu, vergeleken met traditionele methoden. Dit helpt bij het verminderen van vervuiling en energieverbruik.” Klinkt goed!
Kleuren maken met schimmels
Eén van de projecten waar aan wordt gewerkt is TUFUCOL. In dit project worden schimmels door fermentatie omgezet in kleurstoffen voor non-food toepassingen. Het labwerk vindt voornamelijk plaats bij de HAN hogeschool en bij MNEXT. Mirthe legt uit: “Voordat we beginnen met kweken breng ik de schimmel in kaart. Wat doen de genen? Welk gen zorgt er precies voor de kleurproductie? Vervolgens pas ik de schimmel aan door het DNA te veranderen. Dit doen we met CRISPR-Cas, een soort schaar die DNA kan knippen en nieuwe stukjes kan toevoegen. Met deze innovatieve techniek kunnen we de micro-organismen precies zo veranderen dat ze beter werken en meer van een bepaalde stof aanmaken, zoals in dit project kleurstoffen.” Vervolgens gaat Jasper verder met het proces: “We verzamelen veel gegevens over hoe deze micro-organismen groeien en werken. Met behulp van kunstmatige intelligentie (AI) analyseren we deze data om de omstandigheden optimaal te maken. Dit betekent dat we precies weten welke voeding, temperatuur en hoeveel zuurstof de micro-organismen nodig hebben om zo goed mogelijk te werken. En in dit geval, om zoveel mogelijk en de beste kwaliteit kleurstof aan te maken. Als de opbrengst vervolgens nog niet optimaal is, kijk ik samen met Mirthe of er iets moet veranderen in het DNA of dat het te maken heeft met de omstandigheden. Het is een continue interactie.“
Van lab naar fabriek
De slimme fermentatietechnieken beginnen in het lab, waar Mirthe en Jasper de ideale omstandigheden voor groei en productie creëren. Het uiteindelijk doel is natuurlijk dat de technieken op grote schaal toegepast worden. Jasper: “We houden altijd in ons achterhoofd dat het ontwerp uit het lab ook werkbaar moet zijn in de fabriek, als het toegepast wordt in producten. Daarvoor werken we ook samen met andere lectoraten van MNEXT. Dat is het mooie aan MNEXT, dat we die koppeling kunnen maken.” Binnen TUFUCOL zijn maar liefst acht mkb bedrijven betrokken. Ook daar vindt continu afstemming mee plaats. Mirthe vertelt: Toevallig hebben we deze week weer samples opgestuurd naar één van de bedrijven. Met hun feedback kunnen wij vervolgens weer aan de slag. Samen komen we tot de beste resultaten.”
Kennis en infrastructuur
In de tussentijd wordt er hard gewerkt aan nieuwe lab ruimte en het opleiden van nieuwe slimme fermentatie experts in het FermiChem project. Jasper is nauw betrokken: “FermiChem richt zich op het versterken van de fermentatietechnologie in West-Brabant. We zijn een nieuw lab aan het opzetten waar studenten kunnen worden opgeleid en waar bedrijven kunnen aankloppen voor hulp. Dit nieuwe lab biedt ook ondersteuning aan start-ups, waardoor innovatie en onderwijs nauw verbonden blijven.” Jasper hoopt in september te kunnen starten in het nieuwe lab op bedrijventerrein de Steenakker in Breda.
Mooi werk
We gaan nog veel meer horen van deze veelbelovende techniek. De mogelijkheden zijn eindeloos. Als afsluiter, wat vinden Mirthe en Jasper nou zo interessant aan dit werk?
Mirthe: “Het mooie vind ik dat ik altijd met nieuwe dingen bezig ben. Ik vind het zelf heel leuk om naar het DNA te kijken. Wat doet het? Wat zit erin? Wat kunnen we gebruiken? Echt puur onderzoek doen. We kunnen meer met schimmels dat we nu denken. Het zijn zulke complexe organismen en er zijn er nog zoveel die we niet kennen. Je zou voor elke toepassingen wel iets kunnen vinden wat werkt. We zijn nog lang niet klaar dus!”
Jasper: “Ik vind fermentatie super interessant, maar ook de connectie met de andere lectoraten van MNEXT. Samen kom je echt verder en bouw je aan het totaalplaatje.”