La viande alternative pourrait-elle répondre à une demande croissante ?

Madison Stewart, étudiante diplômée du College of Biological Sciences, sort un cylindre de stockage d'azote contenant des flacons de cellules souches musculaires bovines adultes, qui peuvent être utilisées comme matériau de départ pour la viande cultivée. Crédit : Gregory Urquiaga/UC Davis

Dans un laboratoire d'ingénierie de l'UC Davis aux Etats-Unis, de minuscules pastilles rondes tourbillonnent dans un liquide brun à l'intérieur d'un réservoir en verre de 5 litres. Ce réservoir, un bioréacteur, brasse des champignons comestibles riches en protéines et conçus pour ressembler à de la viande et en avoir le goût.

Dans un autre laboratoire du campus, un réservoir d'azote liquide surnommé « cryocow » contient des flacons congelés de cellules souches musculaires de vache. Les scientifiques espèrent un jour transformer ces cellules en viande cultivée en laboratoire, créant ainsi les hamburgers du futur.

Les chercheurs de l'Integrative Center for Alternative Meat and Protein (iCAMP) de l'UC Davis dirigent des projets de ce type afin de répondre à la demande croissante de viande dans le monde par des moyens respectueux de l'environnement.

Leur objectif est d'identifier des protéines alternatives pouvant être commercialisées à grande échelle. Ces protéines pourraient provenir de champignons, de plantes, de viande cultivée ou même d'hybrides innovants combinant la viande conventionnelle et des protéines alternatives.

La demande mondiale de viande devrait augmenter d'au moins 25 %, voire de 100 %, d'ici à 2050, en raison de l'augmentation de la population mondiale et de l'appétit croissant pour la viande dans les pays en développement.

« Pour répondre à cette demande, il ne suffit pas d'élever plus d'animaux », a déclaré David Block, directeur de l'iCAMP.

La production de viande contribue également de manière significative aux émissions mondiales de gaz à effet de serre. Mais pour que les protéines alternatives soient largement acceptées par les consommateurs, les scientifiques et les spécialistes du marketing doivent relever des défis importants.

L'UC Davis est bien placée pour fournir la technologie et les connaissances nécessaires à l'avancement des protéines alternatives grâce à ses équipes interdisciplinaires de chercheurs en sciences animales et alimentaires, en sciences biologiques, en ingénierie agricole et chimique et en sciences sensorielles.

L'iCAMP réunit ces chercheurs avec des experts de l'industrie et des innovateurs alimentaires.

Mycofood : Les champignons du futur

Le professeur Ruihong Zhang, du département d'ingénierie biologique et agricole, prépare la prochaine génération de mycofood, des aliments fabriqués à partir de champignons dans des bioréacteurs.

Elle crée des boulettes riches en protéines à partir de mycélium, les parties filiformes et ramifiées des champignons. Les champignons prennent la couleur, la saveur et les nutriments de ce qui leur est donné dans le bioréacteur. Ruihong Zhang les a nourris de coques d'amandes et de noix, de coquilles de pistaches, de carottes, de tomates, de betteraves rouges et même de sous-produits de la fabrication du fromage.

« Les boulettes de champignons absorbent les composés bioactifs tels que les antioxydants des coques d'amandes, ainsi que la couleur brune », explique Ruihong Zhang. « S'ils sont nourris avec du marc de tomate, ils auront une couleur brun rougeâtre. »

Les granulés peuvent être transformés en toutes sortes d'aliments. Mme Zhang les a d'abord utilisées pour remplacer les billes de tapioca dans le thé boba. Elle en a également fait de la viande séchée. Les boulettes séchées peuvent également être réduites en poudre pour être mélangées à d'autres aliments.

Mme Zhang estime que les mycoaliments, en particulier ceux qui sont fabriqués à partir de sous-produits agricoles tels que les coques d'amandes, sont plus durables que les protéines animales ou végétales.

« Ils constituent une source de protéines peu coûteuse, très nutritive et à faible empreinte carbone », a déclaré Mme Zhang.

Les travaux de son équipe ont débouché sur la création d'une entreprise qui fabrique actuellement du caviar à base de champignons, sur le modèle des œufs d'esturgeon. Optimized Foods utilise les boulettes de mycélium pour fournir la structure des œufs de poisson et du caviar cultivé en laboratoire à l'aide de cellules souches d'esturgeon.

Mycoprotéines et aliments hybrides

Rendre les mycoprotéines plus largement disponibles est la prochaine étape pour les entreprises qui produisent déjà des aliments à partir de champignons. La société Better Meat Co. de West Sacramento produit une protéine de mycélium appelée Rhiza. L'entreprise vend des cubes blancs déshydratés de Rhiza aux producteurs de denrées alimentaires pour qu'ils les mélangent à des aliments à base de plantes ou à de la viande animale. Le Rhiza peut également être consommé seul.

« Nous savons qu'il ne sera pas possible de faire en sorte que tout le monde arrête de manger de la viande », a déclaré Doni Curkendall, vice-président exécutif des opérations commerciales de Better Meat. « Mais nous pensons qu'il est possible d'apporter un petit changement et, pour nous, cela signifie créer des produits hybrides. »

Les produits hybrides sont de plus en plus populaires et attirent les flexitariens, c'est-à-dire les végétariens à temps partiel. Les recherches montrent que la plupart des personnes qui consomment des substituts de viande à base de plantes consomment également de la viande animale.

La mycoprotéine Rhiza est fabriquée en nourrissant des champignons avec des aliments riches en amidon par fermentation. Il en résulte de longues fibres de mycélium, qui sont ensuite égouttées ou déshydratées, créant ainsi un produit dont la structure et la mastication ressemblent à celles de la viande.

Actuellement, Better Meat produit Rhiza dans une usine pilote. Mme Curkendall espère que l'iCAMP de l'UC Davis les aidera à passer à la production commerciale.

« L'UC Davis possède l'expertise nécessaire », a-t-elle déclaré. « Elle dispose des installations et des personnes qui peuvent nous aider à poursuivre nos recherches et à continuer à nous développer dans ce domaine.

Mme Curkendall envisage le jour où Sacramento, connue pour être la capitale californienne de la ferme à la fourchette, sera également connue comme la capitale du fermenteur à la fourchette.

La viande cultivée en laboratoire

La viande cultivée, c'est-à-dire la viande produite en laboratoire à partir de cellules souches animales, est la toute dernière protéine alternative. Le ministère américain de l'agriculture a approuvé sa commercialisation à l'échelle nationale en 2023, mais elle ne sera peut-être pas disponible dans les épiceries avant des années.

« Nous voyons des vaches qui broutent de l'herbe et la transforment en protéines de haute qualité - de la viande », explique Anna Denicol, professeur associé au département des sciences animales de l'Université de Californie à Davis. « En laboratoire, nous essayons de reproduire quelque chose que la nature a mis des milliers d'années à perfectionner.

Anna Denicol est l'un des deux professeurs de l'UC Davis qui développent des lignées de cellules souches de vaches pour la viande bovine cultivée. Pour produire de la viande cultivée, les cellules souches de vache sont nourries avec les bons nutriments pour les aider à croître et à se multiplier. Les cellules doivent également se différencier en cellules musculaires, en cellules adipeuses et en tissus conjonctifs nécessaires à la fabrication de la viande.

Les scientifiques peuvent utiliser des cellules souches adultes de vache, mais le problème de ces cellules est qu'elles ne se reproduisent pas éternellement, explique Lucas Smith, professeur adjoint au département de neurobiologie, de physiologie et de comportement de l'UC Davis.

« Le défi consiste à les étendre à des degrés supérieurs à ce qui se fait habituellement dans le corps et à les faire créer efficacement des muscles dans un environnement différent », a déclaré Lucas Smith.

Les chercheurs peuvent également utiliser des cellules souches embryonnaires, qui peuvent se reproduire indéfiniment dans les bonnes conditions. Cependant, il est beaucoup plus difficile et plus long d'amener ces cellules à devenir des muscles, de la graisse et du tissu conjonctif.

L'industrie de la viande cultivée utilise des ingrédients complexes et coûteux pour maintenir les cellules en vie, selon un processus emprunté à l'industrie biopharmaceutique. Or, les denrées alimentaires doivent être produites à un coût bien moindre que les produits pharmaceutiques. En outre, les cellules devraient être cultivées dans des cuves de fermentation de 250 000 litres.

« En réalité, personne au monde n'a jamais cultivé de cellules animales dans des cuves de fermentation de plus de 25 000 litres. La question de savoir si cela fonctionnera reste ouverte », a déclaré David Block, qui est également professeur aux départements d'ingénierie chimique et de viticulture et d'œnologie.

Les chercheurs de l'UC Davis, l'iCAMP et les partenaires industriels espèrent relever ce défi. David Block espère que les innovations technologiques permettront de commercialiser à grande échelle la viande cultivée.

« Il faudra probablement attendre 10 à 15 ans avant de la trouver dans tous les supermarchés du pays, mais je suis très optimiste et je pense que nous y parviendrons.

Faire en sorte que les substituts de viande aient le même goût que la viande

Malgré toutes les recherches et les nouvelles technologies, les gens peuvent encore hésiter à acheter des protéines de substitution. L'une des principales raisons est le coût. Même les protéines d'origine végétale disponibles sur le marché sont souvent plus chères que les produits fabriqués à partir de vaches, de porcs ou de poulets.

Un autre défi consiste à faire en sorte que ces substituts aient le goût, la texture et la sensation en bouche de la vraie viande. Le soja et le pois, les principaux ingrédients de nombreuses protéines d'origine végétale, peuvent avoir des saveurs indésirables qu'il faut masquer, a fait remarquer David Block. Ils ont également besoin de matières grasses pour leur donner la bonne sensation en bouche et la bonne saveur.

Toutefois, Davic Block a indiqué qu'une partie de la mission de recherche de l'iCAMP consiste à déterminer ce qui est essentiel pour que les consommateurs achètent ces produits.

« Il n'est pas prévu que nous ayons besoin de moins de viande », assure David Block. « Je m'attends à ce que l'agriculture animale conventionnelle reste la même, voire se développe, mais ces autres méthodes de production de viande doivent combler ce déficit d'approvisionnement. »

https://www.ucdavis.edu/food/news/the-promise-of-alternative-proteins