Mladí slovenskí výskumníci z tímu NitroDuck prišli s inovatívnym nápadom výroby proteínového prášku PowerGreens zo žaburinky.
Žaburinka. Zdroj: NitroDuck
V porovnaní napríklad s mäsom, tofu alebo hráškovým proteínom dokážu naši vynálezcovia priniesť udržateľnejší proteín, výživnejšiu a lacnejšiu potravinu.
Žaburinku je možné pestovať vo vertikálnych interiérových systémoch, vďaka čomu nie sú na výrobu potrebné rozsiahle polia na úkor biodiverzity. Takéto pestovanie je odolné aj proti klimatickým zmenám a nevyspytateľným zmenám počasia.
Za výživným proteínom stojí biochemik Marko Mećava, Anna Podmanická, špecialistka na výpočty a modelovanie, a študenti molekulárnej biológie Matúš Grieš a Miroslav Rosputinský. Ako tím NitroDuck vyhrali za proteín zo žaburinky prvé miesto v kategórii EnviroTech Lab na piatom ročníku súťaže Lifbee Academy BioInnovation Awards.
Pri tejto príležitosti poskytol Marko Mećava redakcii VEDA NA DOSAH rozhovor a podrobnejšie priblížil víťazný projekt a plány do budúcnosti.
Pozrite si
Čo vás inšpirovalo, že ste sa začali venovať vývoju udržateľnejšieho proteínu?
Svet doplnkov stravy, športových doplnkov stravy a samotný šport sú mi blízke, a preto som sa vždy zaujímal o to, čo je súčasťou môjho jedálnička, taktiež i kolega Matúš Grieš sa súťažne venoval atletike a veľmi dbá na kvalitnú stravu a suplementáciu.
Problém so živočíšnou produkciou a celkovo s výzvami spojenými s uživením rastúcej svetovej populácie vnímame ako zásadné a vyžadujúce inovatívne riešenia. Preto sme sa rozhodli zamerať na žaburinku, anglicky duckweed, rastlinu s obrovským potenciálom, s ktorou má kolega Miroslav Rosputinský skúsenosti zo stáže v Izraeli, ktorá prirodzene rastie veľmi rýchlo, obsahuje vysoké množstvo kvalitných bielkovín a dá sa pestovať s minimálnymi nárokmi na pôdu a ďalšie zdroje. Vidíme v nej možnosť, ako priniesť udržateľnejší zdroj proteínu, ktorý je nielen efektívny z hľadiska produkcie, ale aj výživovo hodnotný a udržateľný.
Žaburinka v nádobe. Zdroj: NitroDuck
Čo je to tá žaburinka? Ako si to máme predstaviť?
Žaburinka je drobná voľne plávajúca vodná rastlina z čeľade áronovitých (Araceae). Vyznačuje sa extrémne rýchlym rastom, keď niektoré druhy môžu zdvojnásobiť svoju biomasu len počas 24 až 48 hodín. Rastie predovšetkým na hladine stojatých alebo pomaly tečúcich vôd, kde vytvára husté porasty. Prispieva a môže slúžiť čisteniu eutrofizovaných vôd absorpciou živín, ako je dusík a fosfor.
Z čoho sa váš proteín skladá? O koľko je výživnejší ako mäso či tofu? Aká je ekologická stopa jeho výroby?
Náš proteín je úplne rastlinného pôvodu a ide o sušenú, lyofilizovanú rastlinu, ktorá je následne pomletá do práškovej formy. Wild-type rastlina (taká, aká sa v prírode bežne nachádza) má obsah proteínu porovnateľný so sójou, v porovnaní s ňou však má plné aminokyselinové spektrum a obsahuje všetky esenciálne aminokyseliny v ideálnom pomere, zatiaľ čo napríklad sóji chýba metionín či cysteín. Naša alternatíva je teda lepšie využiteľná a výživovo hodnotnejšia. V porovnaní s inými rastlinnými na proteín bohatými alternatívami ide o raritu. Z hľadiska bielkovín je to kvalitný zdroj, ako je napríklad steak z hovädzieho mäsa.
V prípade modifikácie rastliny za využitia syntetickej a molekulárnej biológie sme však schopní zefektívniť a zrýchliť rast rastlinky tri- až desaťkrát a tiež napríklad zvýšiť jej bielkovinový obsah alebo ho použiť k syntéze a nasledujúcej izolácii určitých látok v rámci biomanufacturingu. V tomto prípade sa aj s nemodifikovanou rastlinkou fungujúci biznis stáva omnoho finančne zaujímavejší a naozaj by mohol vyriešiť proteínovú krízu. Uskutočniť, ako my hovoríme, prechod na rastlinný proteín nie je len možné, ale aj neodolateľné.
Ekologická stopa v našom prípade je totiž minimálna a vzhľadom na nami navrhnutý vertikálny hydroponický systém môžeme do jedného kontajnera vniesť produkciu zodpovedajúcu ploche 900 štvorcových metrov, čím sa rieši problematika odlesňovania, ktorá je v rámci sóje často prehliadaná.
Pozrite si
Aké výživové zložky a vitamíny obsahuje?
Sušina žaburinky obsahuje typicky okolo 25 až 40 percent bielkovín, závisí to od druhu, no za optimálnych podmienok môže obsah bielkovín dosahovať viac ako 45 percent. Celkový obsah sacharidov sa pohybuje medzi 30 a 50 percentami sušiny. Zloženie bielkovín a sacharidov sa líši podľa druhu a podmienok. Zhruba 10 až 20 percent sušiny tvorí škrob, zatiaľ čo významnú časť zvyšku sacharidov predstavuje vláknina.
Najmenší podiel z troch makroživín majú lipidy (až ~10 percent), kde viac než 60 percent lipidov tvoria polynenasýtené mastné kyseliny, pričom prevládajú prospešné omega-3 (napríklad α-linolénová kyselina) nad omega-6 kyselinami. Žaburinka tiež obsahuje významné koncentrácie vápnika, draslíka, fosforu, horčíka, železa a sodíka.
Boli zistené aj významné hladiny stopových minerálov: zinku, mangánu, medi, selénu či jódu. Zaujímavý je i obsah vitamínu A, vitamínov B2, B6, C, E a K. Žaburinka obsahuje okrem vitamínov s antioxidačnými účinkami aj veľké množstvo ďalších antioxidantov, flavonoidov (kyselina gallová) a karotenoidov (luteín, β-karotén, zeaxantín).
Mal by prášok PowerGreens slúžiť ako náhrada napríklad bielkovinovej zložky jedla na tanieri alebo je skôr určený ako výživový doplnok?
V prvej fáze sa chceme sústrediť na trh s doplnkami stravy, a to najskôr prostredníctvom PowerGreens (prášok podobný microgreens). Následne plánujeme rozšíriť ponuku o proteínové doplnky a rastlinný proteín ako taký. V dlhodobom horizonte chceme náš prášok dodávať aj firmám, ktoré vyrábajú vegánske a vegetariánske potraviny a produkty, vzhľadom na skvelé vlastnosti proteínov nachádzajúcich sa v žaburinke.
Tento postupný prechod závisí od toho, v akej škále budeme operovať a koľko vertikálnych systémov uvedieme do prevádzky. Z tohto dôvodu sme sa rozhodli začať s PowerGreens, kde môžeme dosiahnuť najvyššiu maržu pri relatívne malej počiatočnej investícii. Postupným škálovaním produkcie chceme optimalizovať výrobné náklady, rozšíriť ponuku o proteínové produkty a zamerať sa na spoluprácu s firmami v oblasti alternatívneho stravovania. Zároveň plánujeme expanziu na zahraničné trhy. V neposlednom rade by sme radi prispeli k riešeniu globálnej proteínovej krízy a problémov s dostupnosťou kvalitného proteínu. Naším cieľom je ponúknuť udržateľný a environmentálne zodpovedný zdroj proteínu, ktorý by bol dlhodobo dostupný a šetrný k planéte.
Petriho miska so žaburinkou. Zdroj: NitroDuck
Akú má váš produkt chuť?
Za nás je chuť relatívne neutrálna. Prirovnali by sme ju k chuti niekde medzi poľníčkom [valeriánou] a rukolou, pokiaľ sa konzumuje surová. Skúšali sme piecť vegánske sušienky s použitím práškovej formy – prášok nevytváral žiadnu nepríjemnú chuť a sušienky boli veľmi chutné.
Je tento produkt hotový alebo ešte potrebujete niečo zdokonaliť?
Máme za sebou obrovské množstvo práce, ale stále nás čaká mnoho úloh. V súčasnosti finišujeme veľké experimenty pre optimalizáciu kultivácie. S prácou v laboratóriu na tomto všetkom nám pomáha štrnásť veľmi nadšených a inteligentných študentov z MUNI.
Máme už aj prvý prototyp vertikálneho kultivačného systému, ktorý nám zostrojili traja veľmi talentovaní kolegovia z VÚT. Ešte však chvíľu potrvá, než sa systém dostane do svojej finálnej podoby, bude vyzerať podľa našich predstáv a bude mať aj atraktívnu vizáž. Vo svojej podstate však teraz riešime už len to, ako produkovať dostatočné množstvo, aby sme mohli produkt začať ponúkať.
Ako vidíte uvedenie vášho produktu do praxe? Kde by mal byť dostupný na predaj?
Predovšetkým chceme začať s B2B formou predaja, teda predajom firmám, ktoré už na trhu sú a majú fungujúcu distribučnú sieť a biznis. Našimi potenciálnymi B2B partnermi sú firmy v oblasti doplnkov stravy a výživy, vegánskych a vegetariánskych pokrmov a alternatívnych pokrmov a náhrad bežných potravín.
Akú máte spätnú väzbu?
V súčasnosti prijímame spätnú väzbu od mnohých odborníkov z akademickej sféry, či už ide o kapacity v oblasti rastlinnej biológie, syntetickej biológie, molekulárnej biológie, alebo expertov, ktorí sa venujú práve žaburinke. Sme s týmito kapacitami vo veľmi tesnom kontakte a na pravidelnej báze. Konzultujeme i s obdobnými podnikmi a firmami v zahraničí.
Najväčšou validáciou a spätnou väzbou sú nám zatiaľ inkubátory, akcelerátory a súťaže, na ktorých sa so startupom zúčastňujeme. Medzi ne patrí napríklad výhra na iGEM Start-Ups v Paríži, umiestnenie na európskom EU SynBio Hackatone či výhra v LifBee Academy. V neposlednom rade je pre nás veľkou validáciou podpísaný letter of intent firmou pôsobiacou na českom a slovenskom trhu, s ktorou sme momentálne vo veľmi tesnej spolupráci. No a sušienky, ktorými sme ponúkli niekoľkých ľudí a porotcov v súťažiach, slávili úspech.
Aké podobné produkty vám konkurujú? Je váš prášok v niečom špecificky jedinečný?
Samozrejme, že nie sme prví, ktorí si uvedomili potenciál žaburinky. Na európskom trhu predáva produkty zo žaburinky izraelský startup GreenOnyx a v USA existuje niekoľko spoločností ponúkajúcich DuckWeed, či už čerstvú, sušenú, alebo z nej izolujú proteín.
Ďalej nám konkurujú firmy ponúkajúce klasické microgreens produkty a rastlinné proteíny. Lenže žiadna zo spoločností nevie žaburinku pestovať vertikálne a efektívne ju upraviť metódami syntetickej a molekulárnej biológie tak ako my a ponúknuť tak biologicky dostupný kvalitný proteín a zároveň skutočne udržateľný.
Skúmavky so žaburinkou. Zdroj: NitroDuck
Aké máte plány do budúcnosti, či už vy osobne, alebo ako tím? Chcete rozvíjať tento projekt alebo začať aj niečo nové?
Momentálne sa všetci naplno sústredíme na projekt okolo duckweedu a vzhľadom na to, že sme všetci stále študenti, a na čas, ktorý treba startupu venovať, si nemôžeme dovoliť púšťať sa do iných projektov.
No vzhľadom na to, akí s kolegami sme a aké máme všetci povahy, myslím si, že keď sa projekt rozbehne a bude možné mu venovať menej času, určite budeme chcieť tvoriť niečo nové. Mne osobne sa páči myšlienka R&D startupu zahŕňajúceho de novo syntézu špecifického enzýmu/enzýmov a proteínové inžinierstvo pre určitú aplikáciu, ktorá má veľký potenciál a trh. Určite by som bol veľmi rád, keby sme boli do tohto či do akéhokoľvek iného projektu v budúcnosti zase zapojení všetci, keďže máme ako tím neuveriteľnú dynamiku a fungujeme skvele.
Aká bola vaša cesta k vede od základnej školy? Veľa detí náš systém demotivuje. V čom spočívala vaša láska k bádaniu?
Za seba musím úprimne povedať, že na gymnáziu som nebol na rozdiel od kolegov tak veľmi angažovaný a nevyhrával som biologické a iné olympiády. Ja som v tom čase vrcholovo športoval a všetko svoje úsilie smeroval práve tam, a hoci som nikdy nemal zlé známky, škola vtedy určite nebola prioritou.
Na druhej strane ma šport naučil extrémnej disciplíne a húževnatosti, ktorá sa pri R&D a budovaní startupu veľmi hodí. Tá však nechýba ani mojim kolegom, ktorí sú navyše inšpiratívnymi vrstovníkmi, ktorých som mohol spoznať. Väčší záujem o vedu som však získal počas svojho prvého vysokoškolského štúdia, keď som začal vďaka svojmu kamarátovi, teraz už docentovi Jánovi Korábečnému pracovať v Centre biomedicínskeho výskumu vo Fakultnej nemocnici v Hradci Králové, vedenom profesorom Ondřejom Soukupom. Dodnes som mu za túto príležitosť vďačný, lebo som sa tu po prvý raz naozaj nadchol pre vedu.
Práve vďaka veľkému množstvu tamojších inšpiratívnych osobností som si uvedomil, že prostredníctvom vedeckej činnosti by som mohol mať pozitívny impakt na ľudí a svet okolo seba. Povedal by som teda, že veľkú rolu hrajú práve kantori, ktorí môžu mať enormný vplyv, kde sa ich študenti rozhodnú pokračovať v štúdiu, či vôbec a aký odbor si zvolia a či to bude práve veda. Študenti by podľa mňa mali nájsť problematiku, ktorá ich zaujíma a chcú sa jej venovať. Kantori by im mali v tomto pomôcť, potom sa môžu diať veci, ktoré majú pozitívny vplyv, v ktorých študenti vidia zmysel a je ľahké im venovať i voľný čas navyše.
(LDS)
