Kapittel 18: Den nye maten dyrkes i laboratoriet

Kjøtt er en fantastisk råvare, proppfull av animalsk protein, vitaminer og mineraler. Kjøtt er godt på smak og gjør ofte at en er mett lenge. Kjøtt er identitet og viktig for kultur. Vi har spist kjøtt i 2 millioner år, og overgangen fra livet som vegetarianer til en diett med kjøtt som en sentral del regnes som en viktig begivenhet i menneskets utvikling. Kjøtt ga mer energi og gjorde at vi utviklet større hjerne, noe som igjen førte til at vi mennesker kunne utvikle avansert språk, forstå skjønnhet og kultur.

Men: Verdens befolkning vokser raskt. Fortsetter veksten, vil vi være nesten 10 milliarder mennesker innen 2050. En av de største utfordringene er å produsere mat til alle på en bærekraftig måte. Befolkningsveksten vil blant annet føre til en dramatisk vekst i etterspørselen etter kjøtt. Samtidig bidrar kjøttproduksjonen til klimagassutslipp, avskoging og overforbruk av land- og vannressurser. Kjøttproduksjon har også utfordringer med dårlig dyrevelferd, spredning av matforgiftningsbakterier samt at det er forbundet med overvekt, fedme og livsstilssykdommer.

En ny løsning som er spådd å være en mer miljøvennlig måte å produsere kjøtt og proteiner på, er å dyrke maten i laboratoriet. Dette kalles cellebasert landbruk og forkortes ofte CellAg. CellAg lar oss konsumere de samme matvarene, som en fløteis eller en burger, men som er lagd uten å måtte ale opp og drepe dyr for å få til. Hvis denne måten å lage mat på lykkes, trenger vi mindre bruk av land, vann og råstoff, mens mulige energibehov fortsatt diskuteres.

I 2013 kunne en for første gang smake en ekte «lab-burger», og i 2019 lanserte firmaet Perfect Day i USA verdens første iskrem lagd av melkeproteiner helt identisk med vanlig kumelk, men denne var lagd ved å bruke gjær.

Årsaken til at denne sektoren har vokst frem, er kompleks. På 1990-tallet var det store fremskritt når det gjaldt å dyrke frem organer utenfor kroppen til medisinsk bruk. Samtidig søkte farmasøytiske selskaper, oppmuntret av suksesser som utviklingen av kunstig insulin i 1978, etter måter å forbedre effektiviteten til presisjonsfermenteringsteknologier for proteinproduksjon på. På dette stadiet var disse teknologiene ekstremt dyre. I mellomtiden hadde matvaresystemet de siste tiårene blitt stadig mer effektivt, billigere og variert, og en regnet med at tradisjonelt landbruk - blant annet ved bruk av genomforskning - ville kunne forsyne verden med tilstrekkelig mat i fremtiden. Med høye teknologiske kostnader og lite håp om kommersiell avkastning virket bruken av CellAg som en metode for å produsere mat, ekstremt usannsynlig.

Matvarekrise som drivkraft

Så, hva var det som endret seg? Et viktig øyeblikk i utviklingen av CellAg var den globale matvarekrisen, og finanskrisen i 2007-08. Da opplevde mange utviklingsland alvorlig matmangel, og svakhetene i det globale matsystemet ble åpenbare. Erkjennelsen av at planteproteiner (korn) brukt til industrielle husdyrsystemer i industrilandene kunne ha løst den kritiske matmangelen i utviklingslandene, økte bevisstheten om industrilandenes ansvar for global matsikkerhet. Mantraet nå ble « .. vi må produsere mer og bedre mat, og vi trenger en ny grønn revolusjon....». Dette utløste jakten på å finne teknologiske løsninger for å møte etterspørselen etter mat i geopolitiske usikre situasjoner.

Tilfeldigvis førte den teknologiske utviklingen på 2000-tallet til en rask nedgang i kostnadene for proteinproduksjon, og vi så en fornyet interesse for teknologiens potensial for også å produsere mat. Mange av forskerne, som i utgangspunktet var eksperter på cellebiologi, dyrking av vev og andre relevante fagfelt, rettet nå oppmerksomheten og fagkunnskapen sin vekk fra medisin og mot matproduksjon. Spesielt inspirert var unge forskere som var opptatt av dyrevelferd. Av de 14 oppstartsbedriftene innen dyrkede proteiner som ble grunnlagt før 2017, ble syv grunnlagt av «etisk bevisste veganere» eller nesten veganere, mens nesten alle de 23 grunnleggerne og med- grunnleggerne hadde etiske motiver som dyrevelferd, utvikling av en bærekraftig matfremtid og redusert miljøpåvirkning.

Dette søkelyset på et mer etisk matsystem innebar at oppstartsbedriftene innen dyrkede proteiner, i det minste i de tidlige utviklingsfasene, ikke først og fremst var opptatt av profitt (selv om det helt klart spilte en rolle), men av et ønske om å forbedre måten vi produserer mat på. De ville revolusjonere hele systemet. Følgelig ble oppstartsselskapene på 2010-tallet ikke etablert for å optimalisere teknologiens kommersielle lønnsomhet, men for å lage proteiner så billig som mulig – så billig at en håpet at de en dag ville underby kostnadene ved konvensjonell, industriell husdyrproduksjon. Grunnleggerne av de tidlige oppstartsbedriftene snakker om å «eliminere fabrikkoppdrett» eller, enda mer ekstremt, å «eliminere hele kjøttindustrien og redde alle dyrene».

Figur 18.1: Celler fra dyr, planter, mikroorganismer og insekter kan brukes til å lage nye produkter. Noen av dem inneholder cellene og det de produserer, slik som dyrket kjøtt, fett, melk, blod, skinn og kosmetikk. Andre produkter inneholder kun det cellene har lagd, for eksempel matingredienser som eggehvite, myse, gelatin, vanilje, insulin, silke, ved, drivstoff (kilde til bilde: Sissel B. Rønning/Nofima AS).

Genredigering og presisjonsfermentering

Fermentering har vært brukt i matproduksjon i årtusener. Gamle sivilisasjoner brukte mikrobielle kulturer for å konservere mat, lage alkoholholdige drikker og forbedre næringsverdien for matvarer som kimchi og tofu. I løpet av det siste århundret har fermentering utvidet seg til et mye bredere spekter av bruksområder langt utover dens historiske bruk. I 1978 klarte en å manipulere og endre den genetiske koden til bakterien Escerichia coli slik at den nå var i stand til å lage diabetesmedisinen insulin. I dag lager vi medisiner mot kreft og vaksiner på denne måten.

På 1990-tallet begynte en å bruke teknologien til å lage ost. Før i tiden brukte vi et enzym som heter kymosin for å lage ostemasse, og dette finnes i løype, en blanding av proteiner som finnes i magen hos drøvtyggere. Kalvekymosin, produsert i E. coli, ble godkjent for bruk i mat i 1990. Nå lages mer enn 80% av kymosin i osteproduksjon av mikroorganismer, noe som både gir et renere produkt og lettere kan aksepteres som halal-, kosher- og vegetarmat enn ost lagd med løype.

I moderne presisjonsfermentering brukes mikroorganismene som «celle-fabrikker», hvor de lager helt spesifikke ingredienser med høy verdi. Valget av mikroorganismen avhenger av hva en har lyst til å produsere. Enkle proteiner kan produseres i bakterier, som i insulin, mens de største proteinene krever avanserte kjemiske modifiseringer, og da må proteinet produseres i mer avanserte celler, for eksempel gjær eller pattedyrceller.

Forenklet kan vi beskrive teknologien som følger:

1. Finn et gen du er interessert i, isoler det eller syntetiser dette
2. Lim inn genet i arvestoffet til mikroorganismen
3. Dyrk opp store menger av mikroorganismen i bioreaktorer/gjærkar
4. Få mikroorganismen til å produsere proteinet du er interessert i
5. Rens opp proteinet. Bland det inn i matvaren du ønsker

Det skjer en rask utvikling innen genteknologi der nye verktøy er enklere og rimeligere å bruke enn før. Moderne genredigering ved bruk av CRISPR/Cas9 brukes nå for å lage en rekke ulike proteiner. Mikroorganismen i seg selv blir dermed genmodifisert, men proteinet mikroorganismen lager, regnes ikke som genmodifisert.

Det er ikke bare proteiner som blir lagd ved hjelp av presisjonsfermentering, denne teknologien kan også brukes til å lage andre viktige matingredienser som fett, vitaminer og smakstilsetninger. Impossible Foods er en plantebasert burger på markedet i USA som ofte blir kalt «den blødende burgeren». Årsaken er at produsentene har dyrket frem kunstig blod ved bruk av presisjons- fermentering. Det de har gjort, er å klone inn genet for leghemoglobin fra soya inn i gjær, og dette ligner på hemoglobin, som gir rødfargen i vanlig blod. Vitamin B12 er et annet eksempel. Vitamin B12 er et essensielt vitamin som vi kun får i oss gjennom kostholdet. Det finnes mye vitamin B12 i animalsk mat, som egg, kjøtt og melk, men vi kan også produsere vitamin B12 ved å bruke mikroorganismer. Et annet eksempel er vitamin K2. Dette fettløselige vitaminet, tradisjonelt funnet i ost, grønnsaker, egg, fisk og melk, kan produseres ved hjelp av gjær.

Dyrket kjøtt (og fett) er mulig

Teknologien for å dyrke kjøtt er enkel og basert på medisinsk forskning. På 2000-tallet klarte en å dyrke deler av fisk for første gang, hvor en lagde en spiselig fiskefilet med utgangspunkt fra en gullfisk.

Deretter begynte NASA å utforske mulighetene til å dyrke kalkun i verdensrommet. Forskningsmiljøene på Ås, med Nofima og NMBU i spissen, arrangerte en workshop i 2008 hvor ideen om å «dyrke kjøtt» i laboratoriet for alvor ble lansert. På denne workshopen deltok også professor Mark Post. Han var opprinnelig medisinprofessor ved Universitet i Maastricht, men ble kontaktet av Sergey Brin i 2010 (grunnleggeren av Google) med spørsmål om det var mulig å lage en burger i laboratoriet. Tre år senere, i 2013, ble verdens første hamburger lansert med brask og bram i London.

Figur 18.2: Verdens første lab-dyrkede hamburger ble lansert av professor Mark Post og en BBC- journalist i London i 2013. Burgeren kostet 280 000 euro å lage, og det tok tre år. Den ble smaksatt med krydder og farget rød ved å tilsette rødbete-juice (kilde til bilder: www.mosameat.com).

Først hentes det ut levende muskelceller fra et levende dyr, som kan være storfe, kylling eller gris, sjømat, insekter eller skalldyr. Dette er muskelstamceller som vanligvis er inaktive i en muskel, men som kan vekkes til live i et laboratorium. En kan like gjerne dyrke fett på denne måten, da henter en ut fettceller. For å få mange nok celler må disse dyrkes videre i en bioreaktor. Dette er store reaktorer, på tilsvarende måte som ølbrygging og fermentering, hvor cellene får tilført flytende mat. Når det blir mange nok muskelceller, smelter disse sammen, og vi får produsert kjøttprotein.

Denne protein-slushen kan enten blandes direkte inn i matprodukter, slik som pølser, og på denne måten redusere kjøttet som vanligvis finnes i disse produktene. Alternativt kan vi lage et komplett kjøttstykke. For å dyrke komplette kjøttstykker står vi foran større utfordringer knyttet til farge, smak og tekstur enn om vi kun lager en protein-slush. For å lage 3D-strukturer må cellene være omgitt av et stillas («scaffold»). Dette kan for eksempel være alginat, kitosan eller kollagen, som alle er naturlige bestanddeler i alger, skalldyr og planter.

Hvor godt – og hvor sunt?

Men er det mulig å dyrke et kjøttstykke med god nok kvalitet? Vi trenger fett i kjøttet for å gi det smak, og vi trenger bindevev for å gi det struktur. Ved å blande proteinene direkte inn i matvarer fremfor å dyrke komplette kjøttstykker unngår vi utfordringen beskrevet ovenfor. Hvor sunt blir det egentlig? Potensialet ligger i å designe og endre profilen av essensielle aminosyrer og fett, i tillegg til vitaminer, mineraler og bioaktive stoffer i det ferdige produktet. Vi ser for eksempel for oss at å lage protein på denne måten gir et sluttprodukt som kan inneholde mer protein og flerumettede fettsyrer enn tradisjonelt kjøtt, samt redusert eller eliminert mettet fett, og dermed mulig redusere risikoen for kroniske sykdommer. I tillegg kan dyrket protein redusere bruk av pesticider, tungmetaller, antibiotika og hormoner, stoffer som i dag kan finnes ved storproduksjon av kjøtt.

Dette vil ikke være en garanti for at risikoen for tarmkreft forbundet med tradisjonelt prosessert kjøtt blir fjernet, all den tid også dette produktet vil måtte prosesseres. Optimistiske estimater tyder på at ved bruk av denne moderne teknologien kan 10 000 kg dyrket kjøtt skapes fra så lite som 1 g biffmuskel. Forskere i Nederland har gjort en beregning som sier at det kun er nødvendig med en storfebesetning på 50 kyr for å dekke storfekjøttetterspørselen i Maastricht i opptil 2 år (Melzener L., Verzijden, K. E., Buijs, A. J., Post, M. J., Flack, J. E. (2020). Cultured beef: from small biopsy to substantial quantity. J Sci Food Agric.). En besetningsstørrelse på 500 dyr kan levere dyrket kjøtt til hele Europa.

Selv om teknologien er der, og det i dag er en rekke produkter på markedet, er det fremdeles mye som gjenstår før dette blir vanlig å spise. En utfordring er å få til storskalaproduksjon som både er billig, miljøvennlig og effektiv. Det krever at produksjonsprosessen er enkel og gir et sluttprodukt som kan brukes direkte til mat. Prosessen vil fremdeles kreve mye energi, og hvor miljøvennlig produksjonen er, avhenger av hva en putter inn. En måte å få ned kostnadene på er å bruke billige innsatsfaktorer (dvs det som mikroorganismene skal spise selv).

En annen viktig utfordring er oppskalering og fermenteringskapasiteten i verden. I 2021 ble angivelig kapasiteten redusert, ikke økt. Mange av fasilitetene som eksisterer i dag, er gamle, de er tilpasset produksjon av legemidler eller biodrivstoff, og ikke mat. Det de fleste er enige om, er at det vil kunne redusere landareal, redusere antallet produksjonsdyr og vannforbruk, samt at det vil ta kortere tid å produsere sammenlignet med kjøtt produsert på tradisjonell måte. For presisjonsfermentering er mengden protein som produseres av organismen per liter bioreaktorplass, også viktig. Dagens mikroorganismer er nokså effektive, og de kan modifiseres, men i fremtiden er det behov for enda mer effektive organismer – en oppgave som nylig er blitt enklere gjennom utviklinger som stordata, kunstig intelligens og robotprøvetaking.

Mulige konsekvenser for norsk landbruk

Vi vet ennå ikke helt hva den fulle konsekvensen av CellAg vil bli. Noen studier antyder at det vil være mye billigere å produsere mat ved CellAg sammenlignet med tradisjonelt landbruk innen år 2050. Dette er imidlertid basert på optimistiske antakelser om at teknologien blir en suksess – noe som forskere med kunnskap om bioreaktorteknologi finner svært usannsynlig (Humbird, D. (2020). Scale-up economics for cultured meat. Techno-Economic analysis and due diligence. DWH Process Consulting LLC, Centennial, Colorado, USA.). Hvis teknologien imidlertid viser seg å fungere, kan virkningen bli revolusjonerende og dramatisk. Tidligere har vi sett at hele landbrukssektorer har kollapset i løpet av kort tid på grunn av billigere syntetisk konkurranse. I 1868 ble hele produksjonen i Europa av krapp (kilden til fargestoffet alizarin) eliminert i løpet av 25 år da en oppdaget en prosess for å syntetisere fargestoffet alizarin (Burton, R.J.F. (2019). The potential impact of synthetic animal protein on livestock production: The new «war against agriculture»? Journal of Rural Studies 68, s 33–45.). Dette og andre historiske eksempler tyder på at hvis et erstatningsprodukt er trygt, akseptert av allmennheten, billigere og passer inn i eller fører til mer effektive produksjonsprosesser, vil det sannsynligvis skje en betydelig og ganske hurtig overgang.

Hvordan vil så dette kunne påvirke landbruket i Norge? Selv om Norges landbruksproduksjon er relativt liten sammenlignet med land som USA, New Zealand, Canada eller Brasil, betyr det neppe at Norge er helt immun mot virkningene av forsøket på å "eliminere fabrikklandbruk". I en helt fersk økonomisk studie, som undersøkte den sannsynlige virkningen på norsk landbruk, fant en ut at det kan ha en moderat snarere enn en alvorlig effekt – i stor grad fordi modellen forventer at etterspørselen etter disse nye matvarene i stor grad blir dekket gjennom import (Mittenzwei, K., Britz, W., Burton R.J.F. (2023). The potential impact of cultivated protein-based food products on agriculture in Norway. Environmental Innovation and Societal Transitions. Innsendt mars 2023.). Studien antyder likevel at svinekjøtt- og fjørfeindustrien kan bli hardt rammet ettersom deres mulighet til å ekspandere er begrenset, og at jo raskere overgangen er, jo mer alvorlige blir konsekvensene for norsk landbruk.

Den økonomiske modellen legger til grunn at omstendighetene i Norge ikke endres. Men hvis for eksempel bedriften Remilk får til det de lover, nemlig at de, ved hjelp av en enkelt fabrikk, kan levere melk tilsvarende fra 50 000 kyr billigere enn tradisjonell kumelk, virker det lite sannsynlig at Norges meierisektor kan motstå et slikt press (REMILK (2022). Remilk to build the world’s largest precision fermentation factory. Press Release April 26th 2022. (Hentet 25. april, 2023).). Hva ville norske forbrukere synes om å betale dobbelt så mye som danske forbrukere for nesten identiske produkter? I dette tilfellet ville konsekvensene være mer enn moderate. Med en norsk melkebesetning på litt over 200 000 kyr vil det bare være nødvendig med fire Remilk-fabrikker for å erstatte hele Norges produksjon, noe som vil ha alvorlige konsekvenser for levedyktigheten til mange gårder og bygdesamfunn.

Hva med de mindre gårdsbrukene?

Pressen og oppstartsselskapene fremstiller som oftest de mange fordelene ved å produsere mat ved bruk av CellAg. Likevel er det lite sannsynlig at det er utelukkende positive konsekvenser både for miljøet, sosialt og økonomisk i Norge og andre land (Helliwell, R., Burton, R.J.F. (2021). The promised land: Exploring the future visions and narrative silences of cellular agriculture in news and industry media. Journal of Rural Studies 84, s. 180–191.). Det er det industrielle landbruket som i utgangspunktet er målet for oppstartsselskapene, likevel er det sannsynligvis småskalabøndene som vil være de første som blir berørt av en eventuell prisrespons – bønder som forvalter noe av det mest miljømessig viktige landskapet. En talsperson for en interesseorganisasjon som representerer europeiske bønder og samvirkelag, kommenterte følgende:

Who will take care of pastureland and mountain territories? ... How will we prevent rural exodus? The bright new world promised by in vitro promoters might not be the one expected by consumers (Foote, N. (2020). Cultured Meat Could Be on the EU Market as Early as 2022. EURACTIV.).

Mange hevder at det å avvikle husdyrhold fører til forbedring av miljøet, ettersom de dyrkede områdene går tilbake til en mer naturlig tilstand. Det stemmer ikke helt, og det er to hovedgrunner til det: For det første er høye nivåer av biologisk mangfold i Europa gjerne knyttet til jordbrukslandskap – ikke forlatte landskap – særlig de utstrakt drevne beitemarkene og engene som finnes i forbindelse med husdyrproduksjon. For det andre tyder historiske eksempler på at land ikke vil bli forlatt, men omdisponert når det har kommet syntetiske erstatninger (dette skjedde f.eks. med alizarin) (Burton, R.J.F. (2019). The potential impact of synthetic animal protein on livestock production: The new «war against agriculture»? Journal of Rural Studies 68, s. 33–45). Det samme kan skje med CellAg. Forlatte områder fra husdyrproduksjon, som opprinnelig er egnet for åkerdyrking, kan isteden bli brukt til intensiv sukkerproduksjon for bruk i CellAg-matvarer. Andre forlatte områder, arealer som ikke egner seg for korndyrking, står også i fare for å bli omdannet til intensiv biomasseproduksjon for å oppfylle målene i regjeringens bioøkonomistrategi (se Nærings- og fiskeridepartementet, 2016). Dette er noen av de mest omfattende og artsrike områdene i Norge.

Vil forbrukerne ha dette?

Nøkkelen til suksess avhenger utvilsomt av holdningen den norske befolkningen har til mat lagd med CellAg. Forbrukerne er opptatt av mange egenskaper; blant annet lukt, smak og munnfølelse, er den naturlig eller ikke, pris, miljøpåvirkning, bruk av genmodifisering, næringsverdi og hvor enkelt det er å lage god mat av det. En studie av forbrukerrespons i Skandinavia antydet at folk i de nordiske landene, inkludert Norge, har en nøytral til litt positiv holdning til mat lagd ved hjelp av CellAg generelt. Menn, yngre mennesker og veganere/vegetarianere var litt mer positive enn andre. Studien antydet også at utviklingen av en CellAg matindustri kan bremses opp hvis det viser seg at sluttproduktet har dårligere smak, lukt, tekstur eller utseende enn tradisjonelle proteinprodukter. Alt i alt, og i likhet med mange andre studier rundt om i verden, tyder det på at forbrukerne er åpne for å spise CellAg-mat, og at det kan etableres et marked for dyrkede proteiner i Norge dersom produktene ligner på naturlige produkter.

Perspektiver for fremtiden

Dette kan danne basis for en ny og lønnsom industri, men det er samtidig viktig å ha i tankene hvordan denne vil påvirke tradisjonelt jordbruk, og ringvirkninger for alle som jobber der i dag. Det er lite offentlig eller privat kapital til bedrifter for å utvikle oppskaleringsanlegg. I 2021 gikk risikovillige private investorer inn med 12,8 milliarder dollar i nye matteknologinæringer. Det er en dobling fra 2020, men investeringsviljen er nå synkende. Investorene forventer avkastning på investeringene. Det innebærer at bedriftene holder kortene tett og i liten grad deler kunnskap og erfaringer.

Motsatsen er åpen forskning. Der blir resultatene tilgjengelig for alle, og heldigvis ser vi at den åpne forskningen i verden øker. Selv om investeringsviljen ser ut til å være synkende, investerer store næringsmiddelselskaper som Cargill, ADM, JBS, General Mills og Merck nå i disse teknologiene – enten ved å utvikle sine egne produkter eller ved å samarbeide med eksisterende oppstartsbedrifter. Samtidig har flere selskaper allerede ferdigstilt pilotanlegg, men er ikke i stand til å bruke dem til kommersiell produksjon fordi den regulatoriske godkjenningen fortsatt henger etter den teknologiske utviklingen.

Alt som skal til, er én vellykket lansering for at dyrket kjøtt igjen skal bli et fokus for investorer.

Når det gjelder presisjonsfermentering, derimot, produserer en rekke selskaper allerede proteiner (f.eks. myse, eggehvite, gelatin, kollagen, heme) for salg i kommersielle mengder. Produksjon av animalske proteiner ved hjelp av PF vil være en uunngåelig del av fremtiden gitt at denne teknologien allerede har GRAS (Generally Recognized as Safe)-status i USA og nylig er blitt godkjent i Singapore (Remilk, 2023).

Det er nok en god stund til vi kan kjøpe dyrket kjøttprotein i norske butikker, samtidig er mulighetene mange, inkludert et lavere karbonavtrykk og mer spesialiserte produkter. Likevel er CellAg som felt i sin spede begynnelse. Mye av innovasjonen og utviklingen utføres fortsatt «bak lukkede dører» i private selskaper, men statlig finansiering og økende innsats i offentlig forskning vil bidra til å øke transparens, fremdrift og åpenhet, i tillegg til å identifisere utfordringer og utforske avbøtende strategier.