Folosind o combinație de inteligență artificială și biologie sintetică, un start-up îmbunătățește proteinele într-o gamă largă de funcții în industria alimentară, informează FoodNavigator.

Bariere și oportunități

Nenumăratele bariere și oportunități din jurul aplicării proteinelor într-o serie de alimente noi sunt pe buzele tuturor în tehnologia alimentară.

Găsirea proteinelor potrivite în natură este dificilă, motiv pentru care o serie de companii de tehnologie se dedică creării și optimizării „proteinelor de design”.

Start-up-ul francez AI Bobby, de exemplu, folosește AI pentru a îmbunătăți funcționalitatea proteinelor din carnea pe bază de plante. Producătorul israelian Amai Proteins proiectează și produce proteine ​​dulci ca alternativă la îndulcitorii artificiali.

Start-up-ul Cradle din Zurich este un altul. Folosind IA generativă pentru a ajuta oamenii de știință să proiecteze proteine ​​pentru o varietate de aplicații, de la carne cultivată la enzime pentru siguranța alimentară, Cradle își propune să facă lucruri cu proteine ​​care nu ar fi fost posibil niciodată în natură.

„Natura este cu adevărat creativă. Există miliarde de proteine ​​pe care le putem studia și nu cunoaștem funcția atâtor dintre ele. Și, desigur, acest lucru se manifestă în medicamentele și în alimentele noastre. Deci există o cantitate imensă pe care o putem lua ca punct de plecare din natură.

Dar, de foarte multe ori, ceea ce încercăm să facem noi ca oameni este ceva cu care natura nu a ajuns la bun sfârșit”, a declarat Elise de Reus, co-fondatoare la Cradle, pentru FoodNavigator.

Proteinele din natură sunt adesea puncte de plecare, ne-a spus ea, dar cu tehnologia Cradle, ele pot fi îmbunătățite pentru noi funcții.

Proiectarea proteinelor

Cradle proiectează proteine ​​pentru a îndeplini sarcini specifice necesare clienților săi. Pentru a face acest lucru, proteinele trebuie să aibă proprietăți specifice.

„Acum, proteinele apar în toate părțile sistemelor vii, în alimentele pe care le consumăm, în shake-urile din zer și în ouă [de exemplu], dar ele alcătuiesc și o mulțime din componentele active ale celulelor.

Deci, ele catalizează reacțiile, ajutând substanțele chimice să se transforme pentru o stare în alta. Ele dau structură și le putem folosi în tot felul de procese”, ne-a spus Reus.

„Uneori puteți găsi aceste proteine ​​în natură, iar uneori puteți folosi tehnologii în laborator” pentru a le dezvolta.

Cum  face AI procesul mai eficient?

Proteinele utile pot fi găsite în natură, spune Reus. De exemplu, unele enzime pot face ca pâinea să dureze mai mult, ceea ce, la rândul său, previne risipa de pâine.

Cu toate acestea, în unele ocazii s-ar putea dori să dezvolte o nouă proprietate a proteinei, cum ar fi să o reziste mai mult la temperatura camerei. Pentru aceasta, ai avea nevoie de o modificare.

Dezvoltarea unei astfel de proteine ​​ar putea dura ani de cercetare și dezvoltare, spune Reus. AI generativă, pe care o folosește Cradle, poate accelera procesul.

Modelele pe care le folosește Cradle, cum ar fi roboții de chat precum ChatGPT, folosesc învățarea automată. Spre deosebire de ChatGPT, totuși, aceștia sunt instruiți nu pe limbajul oamenilor, ci pe limbajul proteinelor.

Ei pot analiza diferite secvențe de proteine ​​și modul în care se comportă într-un laborator și, din aceasta, pot face sugestii despre cum pot funcționa și mai bine.

Cum pot fi utilizate aceste proteine ​​în industria alimentară?

Proteinele au o gamă largă de utilizări în industria alimentară dincolo de simpla nutriție. De exemplu, la fel ca și conservanții, ne-a spus Reus, enzimele pot face sucurile de fructe limpezi în loc să fie opace.

Enzimele pot fi folosite pentru a dezvolta arome în produse. De exemplu, nudkatone este un compus derivat din grapefruit care îi creează aroma, dar, potrivit lui Reus, ar avea nevoie de 400.000 de kilograme de grapefruit pentru un kilogram de nudkatone purificat. În schimb, se poate folosi pur și simplu o enzimă pentru a produce molecula direct.

Enzimele pot fi, de asemenea, folosite pentru a elimina gusturile neplăcute ale produselor pe bază de plante. Acestea pot fi găsite în natură sau ajustate astfel încât aromele nedorite să fie eliminate.

Cradle poate ajuta, de asemenea, la proiectarea factorilor de creștere pentru carnea cultivată. Factorii de creștere au nevoie de anumite proteine ​​pentru a oferi semnale pe care altfel le-ar da un organism. În timp ce aceste proteine ​​se găsesc în natură, ele sunt adesea instabile și se degradează ușor.

Învățarea automată poate ajuta la îmbunătățirea acestei stabilități, crescând probabilitatea ca carnea cultivată să poată fi extinsă.

Crearea proteinelor

Proteinele pot fi create la nivel de ADN. „Punctul de pornire este că aveți secvența de ADN în sine și apoi vă ajutați să adăugați acea secvență de ADN la celulă care are toate instrumentele diferite pentru a transforma acel ADN în proteină”, ne-a spus Reus.

„Atunci proteina poate sta cu ea ca o mică mașină în interiorul acelei fabrici de celule pentru a cataliza o reacție.”

Aceste proteine ​​pot fi uneori funcționale, cum ar fi eliminarea gusturilor nedorite menționate anterior sau curățarea sucului de fructe, sau pot fi produsul în sine. De exemplu, proteina din zer este folosită mai degrabă ca produs decât ca o simplă funcție.

Proteinele sunt testate la scară mică în laborator pentru a se asigura că funcționează. De exemplu, ne-a spus Reus, enzimele de coacere a pâinii ar putea fi testate în pâini de 1 mm. (Foto: Freepik)