Microfungi

Isolatie en valorisatie van hoogwaardige fungale biomoleculen richting agro, feed en food

Waarom dit project?

Het valoriseren van laagwaardige nevenstromen uit de voedingsindustrie door deze stromen opnieuw te gebruiken als nieuwe grondstof binnen de agrovoedingsindustrie is een doel dat vele bedrijven nastreven. Bij Citribel wordt een schimmel gebruikt voor de productie van citroenzuur. Na verloop van tijd verliest het mycelium zijn citroenzuurproducerende capaciteit en wordt het een laagwaardige nevenstroom. Door in dit project het mycelium grondig te bestuderen, te fractioneren en de structuur van de aanwezige componenten te karakteriseren, werden de mogelijkheden tot valoriseren van deze stroom bestudeerd. Door de basiskennis gegenereerd door de onderzoekspartner te combineren met de praktijkkennis vanuit verschillende toepassingsdomeinen werd efficiënt aangetoond dat dit mycelium heel wat meer in zijn mars heeft dan enkel citroenzuur produceren.

Onderzoek en resultaten

Fun4Bio was een coöperatief bedrijfsproject (type ICON) waarin Citribel samenwerkte met de andere bedrijfspartners Globachem en Nutrition Sciences en de academische partner KU Leuven, met als gezamenlijk doel de nodige inzichten te verwerven voor de valorisatie van het mycelium.

De belangrijkste projectresultaten waren:

De onderzoekspartner bouwde een nieuw onderzoeksluik uit gebaseerd op beta-glucan en chitine en hun derivaten. De verschillende onderzoeksgroepen van KU Leuven behaalden binnen hun eigen expertise interessante resultaten:

Het Laboratorium voor Levensmiddelenchemie en -Biochemie (LMCB) bestudeerde in samenwerking met Wageningen Food & Biobased Research (WFBR) de relatie tussen de structuur van het chitine/β-glucan complex (CGC), chitine-, chitosan- en β-glucanderivaten en hun functionele eigenschappen (relevant voor levensmiddelen zoals brood). Alle componenten waren beperkt wateroplosbaar. Met toenemend moleculair gewicht van de componenten nam de wateroplosbaarheid verder af terwijl de waterbindingscapaciteit en viscositeit toenamen. Kristallijne componenten waren niet wateroplosbaar en ontwikkelden geen viscositeit. Verder werd er aangetoond dat de functionaliteit van de componenten beïnvloed wordt door hun driedimensionale conformatie die op zijn beurt kan veranderen door bv. hoge temperatuur tijdens een warm water extractie.

Het Laboratorium voor Proces- en Milieutechnologie (PETLab) deed onderzoek naar het effect van microgolven (MW) en ultrasone (US) golven op de morfologie van mycelium. Op basis van de bekomen inzichten ontwikkelden ze een proces voor de extractie en isolatie van chitosan en β-glucan uit mycelium. Dit proces omvatte (a) een US-geassisteerde extractie van CGC, (b) een zuurbehandeling om mineralen te verwijderen en (c) een deacetylering van het CGC met behulp van MW waarbij chitine werd omgezet in chitosan. Door de pH van de oplossing eerst te verlagen en dan weer te verhogen konden respectievelijk β-glucan en chitosan geïsoleerd worden.

Het Laboratorium voor Gedrags- en Ontwikkelingsgenetica onderzocht de impact van CGC, chitine-, chitosan- en β-glucanderivaten op de gezondheid van plaaginsecten en de activatie van verdedigingsmechanismen in planten. Er kon geen direct effect van de geteste componenten op de gezondheid van plaaginsecten aangetoond worden. Bepaalde chitine-, chitosan- en β-glucanderivaten konden echter wel het verdedigingsmechanisme van planten zoals tarwe, erwten en maïs activeren en dit in sterkere mate dan commerciële producten die in de land- en tuinbouw gebruikt worden. Voor commercieel β-glucan van een schimmel, en meer specifiek het warm water extract ervan, resulteerde de activatie van het plantenverdedigingsmechanisme effectief in een betere bescherming tegen plaaginsecten.

De afdeling Translationeel Onderzoek van Gastrointestinale Aandoeningen (TARGID) bestudeerde het prebiotisch potentieel van de verschillende componenten door ze in vitro te fermenteren met humaan fecaal inoculum en de verkregen metabolieten (korte-keten vetzuren en merkers voor proteïnefermentatie) en het microbiotaprofiel te analyseren. Er kon echter geen significante verschillen tussen de metabolieten en microbiotaprofielen van de verschillende componenten aangetoond worden.

De bedrijven onderzochten elk binnen hun domein de mogelijkheden van het mycelium. De focus bij Citribel was gericht op het fractioneren van de nevenstroom op de meest efficiënte, opschaalbare en valoriseerbare manier. De fracties die Citribel op deze manier produceerde, werden door de andere bedrijfspartners bestudeerd voor hun specifieke toepassing.

Globachem bekeek het effect dat de componenten uit het mycelium kunnen hebben op de groei van planten. De resultaten toonden aan dat door de biostimulantwerking van enkele componenten de groei van bepaalde gewassen met 10% kan verbeteren. Verder bekeken zij ook de mogelijkheden van de componenten als antifungaal middel. Ze zagen dat behandelde kiemplanten minder aangetast werden door schimmels.

Nutrition sciences bestudeerde het effect van de componenten voor hun toepassing in de veevoeding met als doel het antibiotica gebruik bij biggen te reduceren. Uit de labo-analyses kwam naar voor dat de componenten veelbelovend zijn op vlak van gezondheidsbevorderende werking wanneer deze in de voeding van de biggen ingemengd zouden worden. Tijdens de biggenproef werd dit veelbelovend effect bevestigd.

De projectpartners vertellen in dit filmpje wat zelf wat dit project voor elk van hen inhield.

Vervolgacties

Alle partners geven aan dat ze de opgedane kennis verder zullen toepassen in nieuwe onderzoeksprojecten. De projectresultaten zullen zoveel mogelijk worden geïmplementeerd en vertaald naar de productieprocessen van de bedrijven.   

Projectpartners

Dit ICON-project bracht een multidisciplinair projectconsortium bij elkaar met complementaire expertise uit drie bedrijven (Citribel, Globachem, Nutrition Sciences) en verschillende onderzoeksgroepen van de KU Leuven

  • KU Leuven – Laboratorium voor Levensmiddelenchemie en -Biochemie (LMCB) – Contactpersoon: Kristof Brijs
  • KU Leuven - Translationeel Onderzoek van Gastrointestinale Aandoeningen (TARGID) – Contactpersoon: Kristin Verbeke
  • KU Leuven - Laboratorium voor Gedrags- en Ontwikkelingsgenetica – Contactpersoon: Patrick Callaerts
  • KU Leuven - Laboratorium voor Proces- en Milieutechnologie (PETLab) – Contactpersoon: Raf Dewil

Een getuigenis van elke projectpartner vind je hieronder:

Citribel   

Globachem       

Nutrition Sciences   

Flanders' FOOD         

KU Leuven 

Toegang tot de projectresultaten

Het project is afgelopen sinds december 2021. De projectresultaten van de drie bedrijven zijn en blijven confidentieel. De projectresultaten van de KU Leuven zullen gepubliceerd worden in wetenschappelijke tijdschriften.

Logo Citribel
Globachem
Nutrition Scienses
KU Leuven
Flanders' FOOD logo