"لحم من الطحالب": كيف تصبح الطحالب الدقيقة وفول الصويا شرائح اللحم المستقبلية

من يمكننا أن نثق به فيما يتعلق بالبروتين الجديد لكوكب المقلاة؟ يقدم عالم المواد ستيفان جولدين (TUM/TUMCREATE، مشروع Proteins4Singapore) إجابة غير تقليدية: الطحالب الدقيقة + فول الصويا. في مقال نُشر مؤخرًا في مجلة Nature، يشرح كيف يتم الحصول على المواد الخام من مزارع أحادية الخلية تحتوي على 60-70% بروتين، ثم "ضبط" تركيبها الذاتي وملمسها لمحاكاة نكهة اللحم وعصيره. السياق هو هدف سنغافورة "30 بحلول 30": إنتاج 30% من الغذاء محليًا بحلول عام 2030 في بيئة شحيحة الأراضي، حيث تبدو المفاعلات الحيوية المدمجة للطحالب منطقية للغاية.

خلفية الدراسة

مصادر البروتين البديلة ليست مجرد نزوة عصرية، بل هي استجابة لتحديات متعددة في آن واحد: النمو السكاني، وقيود المناخ، ونقص الأراضي والمياه، وفي بعض المدن الكبرى، ضعف سلاسل التوريد المعتمدة على الاستيراد. سنغافورة مثال على ذلك: تستورد البلاد الحصة الأكبر من غذائها، وقد حددت هدفًا "30x30" لإنتاج 30% من نظامها الغذائي محليًا بحلول عام 2030. في مثل هذه المنطقة الجغرافية، تُعدّ المفاعلات الحيوية المدمجة والمفاعلات الحيوية الضوئية المغلقة التي تحتوي على الطحالب الدقيقة خيارًا منطقيًا: فهي لا تتطلب تربة تقريبًا، وتعمل على مدار السنة، ويمكن توسيع نطاقها "حسب المدينة" بدلًا من "حسب الهكتار".

تُعدّ الطحالب الدقيقة مثيرة للاهتمام ليس فقط لإنتاجها "العمودي". فعدد من السلالات ( مثل الكلوريلا، والنانوكلوروبسيس، والأرثروسبيرا/"سبيرولينا" ) تُوفّر ما بين 50% و70% من البروتين في المادة الجافة، بالإضافة إلى الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة، والأصباغ، ومضادات الأكسدة. ويمكن الحصول على مُركّزات البروتين وعوازله من هذه الكتلة الحيوية، التي تُشكّل "لبنات بناء" للأنظمة الغذائية. وتتمثل ميزتها على العديد من المحاصيل البرية في مرونة تركيبها من خلال التحكم في ظروف الزراعة واستقلاليتها عن العوامل الموسمية، مما يُسهّل توحيد دفعات الإنتاج.

لكن "المسحوق الأخضر" لا يتحول إلى "شريحة" بمفرده. تتميز بروتينات الطحالب بنكهة ورائحة مميزة (الكلوروفيل، نكهة بحرية)، وذوبان وتَجَلُّم متفاوتين، وجدران خلوية قوية تُصعِّب الهضم إذا لم تُعالَج بشكل صحيح. ومن هنا يأتي دور الناقل التكنولوجي: التجزئة، والتبييض/إزالة الروائح، وتعديل الخصائص الوظيفية (الاستحلاب، واحتباس الماء، ومرونة اللزوجة). في الوقت نفسه، يجب أن يتم تجفيف الكتلة الحيوية وفصلها بكفاءة عالية في استخدام الطاقة، وإلا سيضيع جزء من المكاسب البيئية والسعرية؛ أضف إلى ذلك تنظيم "الأغذية الجديدة" ومسألة مسببات الحساسية - ويتضح سبب طول الطريق من المفاعل إلى المنضدة.

مفتاح تجربة "اللحم" يكمن في هيكلته. يجب إجبار مُركّزات البروتين على تنظيم نفسها ذاتيًا في بنية مجهرية ليفية متعددة الطبقات تُوفر "قضمة" مرنة وتحتفظ بالعصارة والدهون. يتحقق ذلك من خلال مجالات القص، والبثق، والتحكم في فصل الطور الدقيق، وإضافة الدهون/السلائف العطرية. عمليًا، غالبًا ما يُمزج بروتين الطحالب مع بروتين الصويا: هذا يُسهّل الوصول إلى مستوى الأحماض الأمينية المناسب، ويُحسّن تكوين الملمس، ويُخفّف من نكهة الطحالب. العائق الأخير هو المستهلك: نحتاج إلى وصفات للمأكولات المحلية، وتجارب تذوق عشوائية، وعلامات واضحة. لهذا السبب، تُضاف علوم المواد وأدوات الحسية إلى خوارزميات كيمياء الأغذية: فبدونها، سيبقى "لحم الطحالب" مجرد تجربة معملية، وليس منتجًا سيشتريه الناس مرة أخرى.

لماذا الطحالب الدقيقة؟

• بروتين غني. بعض الأنواع توفر ما يصل إلى ٦٠-٧٠٪ من البروتين في المادة الجافة، وهي نسبة مماثلة وأعلى من المصادر التقليدية.
• شكل حضري. تنمو هذه النباتات في مفاعلات، تقريبًا بدون أرض، وببصمة مائية صغيرة، وهو أمر مناسب لمدينة ضخمة كسنغافورة.
• معالجة مرنة. تُستخرج أجزاء البروتين من الكتلة الحيوية، ويمكن استخدامها كمُنشئات نسيجية.

ماذا يفعل فريق جولدين؟

يركز البحث على كيفية جعل البروتينات النباتية تتصرف كـ"لحم". ويُعد نهج علم المواد حاسمًا هنا: فمن خلال التحكم في التنظيم الذاتي لخيوط البروتين وتفاعلها مع الماء والدهون، يُمكن تكوين البنية الدقيقة المطلوبة - الطبقات، والليفية، والمرونة. وهذا هو الحال عندما تعمل "فيزياء المادة اللينة" على تحسين المذاق.

• المواد الخام: خليط من الطحالب الدقيقة وبروتينات الصويا - توازن بين الطعم والتغذية والسعر.
• العملية: الاستخلاص → اختيار ظروف التجميع الذاتي → اختبارات النعناع/المضغ والعصير → تعديلات الوصفة.
• الموقع: اتحاد TUMCREATE/Proteins4Singapore - جسر بين المؤسسات وتقنيات الأغذية لتلبية احتياجات الدولة المدينة.

ما هو واضح بالفعل - وما الذي يبطئ "اللحم البديل" للطحالب

• الايجابيات:
  • كثافة عالية من البروتين وملف كامل للأحماض الأمينية في عدد من الأنواع؛
  • قابلية التوسع في الأنظمة المغلقة؛
  • احتمال تقليل البصمة الكربونية والمائية.
• التحديات:
  • يتطلب الطعم والرائحة (الكلوروفيل، النوتات "البحرية") إخفاء وتبييض الصبغات؛
  • تختلف الخصائص الوظيفية (الذوبان، التجلط) بين الأنواع وتعتمد على المعالجة؛
  • الاقتصاد والتنظيم: استقرار سلاسل توريد المحاصيل، وتوحيد تركيزات البروتين.

لماذا تحتاج سنغافورة (وليس سنغافورة وحدها) إلى هذا؟

تستورد سنغافورة أكثر من 90% من غذائها، وتهدف إلى إنتاج 30% منه محليًا بحلول عام 2030. وتُعدّ مفاعلات الطحالب الدقيقة المدمجة، بالإضافة إلى معالجة البروتين وتحويله إلى منتجات "لحوم"، وسيلةً لإضافة غرامات من البروتين لكل متر مربع، وتقليل احتمالية تأثرها بنقص الإمدادات. وينطبق الأمر نفسه على المدن التي تعاني من نقص الأراضي والمياه.

كيفية صنع "لقمة لحم" من "العصيدة الخضراء"

• البنية: تتحكم في فصل الطور الدقيق واتجاه ألياف البروتين (البثق، مجالات القص) - ومن هنا تأتي الألياف و"الموجة" عند العض.
• العصارية: تغلف الدهون وتربط الماء بالهيدروكولويدات - تقليد "عصير اللحوم".
• الطعم: التخمير، واختيار ملف الدهون والسلائف العطرية - الابتعاد عن ملاحظة "الأعشاب البحرية" نحو "أومامي".

ما هو التالي لـ Proteins4Singapore؟

• من المختبر إلى ورش العمل الصغيرة: استقرار الدفعة، ومدة الصلاحية، والخدمات اللوجستية الباردة.
• التغذية والسلامة: مسببات الحساسية للبروتين النباتي، والهضم، والتسمية.
• اختبار المستهلك: التذوق الأعمى والبحث السلوكي في المأكولات الآسيوية – الذوق مهم.

تعليقات المؤلف

تبدو المادة عملية، وتدعو إلى "هندسة" التفاؤل: فالطحالب الدقيقة ليست غريبة لمجرد الدعاية، بل هي مُصنّع حقيقي للمنتجات البروتينية، إذا نظرنا إلى المهمة من منظور عالم مواد. لا يقتصر الأمر على إنتاج كتلة حيوية تحتوي على 60-70% بروتين، بل يكمن أيضًا في تدريب أجزاء البروتين على التجمع في بنية دقيقة "لحمية" مع الحفاظ في الوقت نفسه على المذاق والعصارة والسعر. لذلك، يُراهن على ثنائي الطحالب الدقيقة وفول الصويا: فالأولى تتميز بكثافة بروتينية وإنتاجية مُدمجة، بينما تتميز الثانية بملمس مُثبت ونكهة "ناعمة".

يؤكد المؤلف على العديد من الأمور المهمة، والتي غالبًا ما تكون "غير مذكورة":

• الملمس والحس أهم من الشعارات. البصمة البيئية ميزة إضافية، لكن الناس سيشترون ما هو ممتع للمضغ ولذيذ الطعم. ومن هنا يأتي التركيز على التجميع الذاتي للبروتينات والألياف واحتباس الدهون/العصائر.
• الوظائف أهم من التصنيف. ليس المهم "نوع الطحالب" بقدر ما يهم الخصائص الوظيفية (الذوبان، التجلط، الاستحلاب) التي يُقدمها جزء البروتين المعزول بعد المعالجة.
• هذا المزيج ليس حلاً وسطاً، بل استراتيجية. يُسهم مزيج الطحالب وبروتينات الصويا في إنجاز ثلاث مهام في آنٍ واحد: مستوى الأحماض الأمينية، والفعالية التكنولوجية، وتحييد الروائح البحرية.
• منطق الإنتاج الحضري. بالنسبة لسنغافورة والمدن الكبرى، يكمن السر في "معدل البروتين/م²" والاستقلالية الموسمية: مفاعلات مغلقة، سلاسل توريد قصيرة، واستقرار الدفعات.
• الاقتصاد والطاقة هما عاملان حاسمان في الواقع. تُعدّ عمليات التجفيف والتبييض الرخيصة وتوسيع نطاق الورش الصغيرة عقباتٍ حرجة؛ فبدونها، قد تتلاشى البيئة والأسعار في مرحلة المعالجة.
• التنظيم والثقة. "الطعام الجديد" يشمل المعايير، ومسببات الحساسية، والتسميات، واختبارات المستهلكين، والمأكولات المحلية (وليس فقط "البرجر").

وفقًا للمؤلف، ما الذي يجب أن يحدث بعد ذلك لكي يتحول "لحم الأعشاب البحرية" من مجرد مظاهرات إلى منتج شعبي؟

• توحيد تركيزات البروتين (من دفعة إلى أخرى حسب المقاييس الوظيفية، وليس فقط حسب نسبة البروتين).
• حل الخطوات "القذرة" بكفاءة في استخدام الطاقة - فصل المياه، وإزالة الروائح/التبييض دون فقدان القيمة الغذائية.
• إطلاق سلاسل إنتاج صغيرة في المدينة: من المفاعلات إلى خطوط البثق التجريبية والخدمات اللوجستية الباردة.
• ربط الوصفات بسياق المطبخ (آسيا / أوروبا): الروائح، الدهون، التوابل - لإجراء اختبارات سلوكية حقيقية.
• احسب دورة الحياة بصراحة (الكربون/الماء/الطاقة) للمقاييس الحقيقية، وليس الجرامات المعملية.

الرسالة الرئيسية: البروتين البديل ليس مجرد "مكون خارق" واحد، بل هو مزيج من علوم المواد والحلول الغذائية. تُوفر الطحالب الدقيقة كثافة بروتينية وتماسكًا، بينما يُعزز الصويا قوام المنتج بشكل موثوق، وتُحوّل الهندسة الماهرة هذا المنتج إلى منتج ترغب بتناوله مرة أخرى.

خاتمة

الطحالب الدقيقة ليست خيالًا مستقبليًا، بل منصة تقنية للمدن التي تندر فيها الأراضي وتحتاج إلى البروتين. يُظهر عمل جولدين وزملائه أنه إذا تحكّمنا في عملية التجميع الذاتي للبروتينات وملمسها، فإن المركّز "الأخضر" يتحوّل فعليًا إلى منتج "لحمي" - وهذا يتوافق منطقيًا مع استراتيجية سنغافورة للاستدامة الغذائية 30x30. ثم تأتي المرحلة التالية: الرائحة، والتكلفة، والمعايير، ورضا المستهلك.

المصدر: كريستين رو. المكونات الخام: تحويل بروتين الطحالب إلى لحوم صناعية. مجلة نيتشر ، ١٨ أغسطس ٢٠٢٥؛ مقابلة مع س. جولدين (TUM/TUMCREATE، Proteins4Singapore). سياق إضافي: أهداف ٣٠×٣٠ ومواد حول Proteins4Singapore. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-02622-7