Utilizzare CRISPR-Cas9 per modificare geneticamente il micelio commestibile in sostituti della carne

Micelio di Funghi per Sostituire la Carne

Negli ultimi anni sono stati compiuti numerosi sforzi per coltivare carne in laboratorio, al fine di ridurre le conseguenze ecologiche e climatiche dell’allevamento del bestiame. Tuttavia, questi tentativi hanno finora prodotto risultati limitati, in parte a causa dei costi e delle difficoltà tecniche legate alla crescita della carne in un ambiente artificiale.

Un’alternativa è creare un sostituto della carne privo di animali. E per avere successo sul mercato, più il prodotto si avvicina al gusto e alla consistenza della carne, più è facile convincere i consumatori.

Finora, la maggior parte dei sostituti è di origine vegetale, come i burger di Impossible Foods.

Fonte: Save On Foods

Tuttavia, è stato difficile replicare completamente la consistenza e il sapore della carne reale con alternative vegetali. Cuochi vegetariani e vegani sanno che i funghi sono spesso un buon sostituto della carne nelle ricette classiche.

I ricercatori stanno ora studiando la modifica genetica dei funghi per renderli molto più simili alla carne.

Far Sapore al Micelio Come la Carne

Sfruttare le Tradizioni Consolidate

I ricercatori dell’Università di Berkeley, California, hanno esaminato un fungo/muffa già utilizzato da secoli nella produzione alimentare in Asia: Aspergillus oryzae, o muffa di koji. È l’ingrediente chiave nella produzione di elementi fondamentali della cucina asiatica come miso, sakè e salsa di soia.

In precedenza, il team aveva già lavorato su Neurospora intermedia, un fungo tradizionalmente usato in Indonesia per produrre un alimento base chiamato oncom. Lo hanno impiegato per creare un piatto completamente nuovo:

 “Abbiamo sviluppato un processo con solo tre ingredienti – riso, acqua e fungo – per realizzare una deliziosa e vivace pappa di colore arancione”

Utilizzare il micelio dei funghi potrebbe offrire numerosi vantaggi rispetto alla carne. La maggior parte dei funghi è un alimento più salutare sia rispetto alle piante che alla carne, con effetti positivi nella prevenzione del cancro, nelle malattie cardiovascolari, nei disturbi metabolici, ecc.

Sono anche molto efficienti nel convertire la materia organica in cibo commestibile, includendo rifiuti agricoli, legno, ecc.

Infine, a differenza dei sostituti a base vegetale, il micelio può essere trasformato direttamente in polpette simili alla carne senza la necessità di processi estesi, purificazione delle proteine o aggiunta di ingredienti. L’unica lavorazione necessaria è la rimozione dell’eccesso di liquido dalla biomassa prima della macinazione e della cottura.

Usare CRISPR per Creare Cibi Innovativi

Finora CRISPR‑Cas9 è stato principalmente discusso nel contesto della terapia genica, con il primo trattamento approvato alla fine del 2023, come abbiamo trattato nel nostro articolo “Sickle Cell Disease Gene Therapies Approved by FDA Highlighting Potential of CRISPR/Cas9 Technologies”.

CRISPR può essere impiegato per molte altre applicazioni che richiedono l’aggiunta o la modifica del patrimonio genetico di un organismo. Il team di Jay Keasling a Berkeley ha iniziato una serie di modifiche genetiche della muffa di koji, usando CRISPR‑Cas9, per farla avere il sapore della carne reale:

• Hanno fatto sì che la muffa producesse una grande quantità di una molecola chiamata eme (simile a quella dell’emoglobina), che conferisce alla carne il suo colore e sapore.
• Successivamente hanno aggiunto la produzione di ergothioneina, un antiossidante presente solo nei funghi e associato a benefici per la salute cardiovascolare.

Fonte: Nature.com

Il risultato è stato un fungo rossastro, che, rimuovendo parte del contenuto d’acqua, può essere modellato in una polpetta da burger e fritto allo stesso modo.

Fonte: Nature.com

Il toolkit CRISPR per il micelio commestibile è descritto in dettaglio nell’articolo scientifico “Edible mycelium bioengineered for enhanced nutritional value and sensory appeal using a modular synthetic biology toolkit” pubblicato su Nature Communications.

In esso, descrivono che la muffa di koji modificata presenta “i più alti livelli di eme intracellulare nel micelio fungino e un raro esempio di ingegneria della biosintesi dell’eme nei funghi filamentosi”.

Prossimo Passo per Creare Carne a Base di Micelio

Sebbene si avvicini ai risultati desiderati, la polpetta di muffa di koji non è ancora perfetta. I ricercatori stanno già valutando i prossimi passi per renderla ancora più simile alla carne:

• Migliorare la consistenza, allungando le fibre del micelio affinché abbiano una sensazione più simile alla carne durante il consumo.
• Migliorare la composizione lipidica, per renderla più salutare e più gradevole al palato.
• Aggiungere ulteriormente o aumentare la concentrazione di ingredienti funzionali fondamentali per i benefici salutari dei funghi medicinali usati nella medicina tradizionale, come reishi, shiitake, criniera di leone, maitake, ecc.

Il toolkit CRISPR sviluppato per questa ricerca potrebbe essere applicato anche ad altri funghi commestibili, i quali sono preferibili rispetto a specie più esotiche o industriali, poiché hanno una lunga storia di consumo da parte dell’uomo e un profilo chimico, nutrizionale e di sicurezza noto.

Aziende che Vendono Sostituti di Carne a Base di Micelio

1. Eat Meati

L’azienda utilizza micelio non modificato geneticamente per produrre un sostituto della carne a base di micelio.

Fonte: Meati

Utilizzano MushroomRoot (micelio di N. crassa), che si trova in natura nelle aree bruciate lasciate dalle incendi boschivi. Il toolkit CRISPR‑Cas9 sviluppato a Berkeley potrebbe probabilmente essere adattato per modificare anche il micelio di N. crassa.

2. Untamed Feast

Questa azienda focalizzata sui funghi vende principalmente estratto di funghi, funghi essiccati e pasti pronti a base di funghi, tra cui morels, porcini, finferli e Chaga.

Fonte: Untamed Feast

Vende anche “Mushroom Meat”, un sostituto della carne per burger a base di un mix di funghi selvatici (porcini, boleti, shiitake, ostrica, agaricus, chaga) insieme a proteine di soia, farina di riso, alga e amido di mais.

3. Prime Roots

Questa azienda utilizza già la muffa di koji per produrre prodotti simili alla carne, inclusi salumi da gastronomia, salumi (salame, pepperoni, pepperoni in stile pizza, paté di mela e salvia con tartufo nero, e foie gras torchon) e bacon.

Fonte: Prime Roots

Considerando che l’azienda utilizza già la muffa di koji per produrre sostituti della carne, è evidente che la ricerca di Berkeley potrebbe avere un’applicazione diretta ai loro prodotti e rappresentare il prossimo passo per l’azienda.

Ciò potrebbe avvenire sia tramite una collaborazione diretta sia replicando la ricerca e sviluppo e adattandola ai propri ceppi di muffa di koji e ai processi di produzione.

Conclusione

Alimenti alternativi simili alla carne, salutari e che richiedono meno risorse ma offrono lo stesso gusto, probabilmente diventeranno un grande business se l’economia della loro coltivazione risulterà sostenibile. Le carni a base vegetale e quelle coltivate in laboratorio sono buone opzioni, ma affrontano rispettivamente gli ostacoli di processi complessi e di strutture ad alto costo.

Al contrario, il micelio dei funghi cresce bene in condizioni di laboratorio e industriali ed è stato utilizzato per millenni in numerosi processi di fermentazione per produrre impasti, birra, sakè, miso, salsa di soia, ecc.

Con l’emergere di nuovi strumenti di ingegneria genetica come CRISPR, è ora realistico aspettarsi che il micelio raggiunga la parità con la carne “reale” in termini di consistenza, sapore, colore, ecc., nei prossimi anni.

Oltre a avere lo stesso sapore del macinato, un prodotto a base di funghi sarà probabilmente molto più salutare, apportando al regime alimentare dei consumatori alti livelli di antiossidanti e altre molecole benefiche per la salute.

Infine, tali metodi di coltivazione saranno molto utili per riciclare i rifiuti agricoli, coltivare cibo in aree con spazio limitato come le fattorie urbane, o persino per nutrire gli astronauti che vivono in insediamenti permanenti sulla Luna e su Marte (come discusso in “Space Food – How Will We Feed Humanity’s Next Wave of Pioneers?”).