İklim krizi ile birlikte insanlığın beslenme gibi birincil derecedeki ihtiyaçlarında yaşanan ya da yaşanabilecek aksamaların en aza indirilmesinde iklim teknolojilerine önemli bir rol düşüyor. Biz de TTGV Öncül Proje Programı olarak derin analiz çalışmalarımızdan birini gıda üzerine gerçekleştirdik ve Alternatif Protein teknolojileri Derin Analiz Raporu’muzu kamuoyuna sunduk. Biliyoruz ki iklim değişikliğinin günlük yaşama etkilerinin artması ile gıda sürdülebilirliği ve gıda güvenliği önemli sorunlar haline geldi. Dünya genelinde ortalama olarak, toplam protein arzının %37’si hayvansal, %63’ü ise bitkisel gıdalardan sağlanıyor. Gelişmiş ülkelerde ise hayvansal kaynaklı protein payı çok daha yüksek (%55- 60). Gelişmekte olan ülkelerde de, gelir seviyelerinin yükselmesi ve destekleyici hükümet politikaları ile hayvansal üretime olan talep her geçen gün artıyor. Birleşmiş Milletler (BM) verilerine göre, şu anda 8 milyar olan Dünya nüfusunun 2050 yılında 9,8 milyara ulaşacağı, takiben küresel et tüketiminin büyük bölgesel farklılıklar ile birlikte %50 ve daha fazla artacağı öngörülüyor. 

Nüfusu Doyuracak Proteinleri Nasıl Elde Edeceğiz?  

Peki, artan küresel nüfusu doyuracak bu kadar proteini nasıl elde edeceğiz? Mevcut endüstriyel hayvancılık faaliyetleri sürdürülebilir midir? Bu soruların cevabı pek iç açıcı değil. Çünkü, endüstriyel hayvancılık, yıllık miktarı 59 milyar ton CO2e’ye ulaşan antropojenik kaynaklı küresel sera gazı emisyonlarının %14,5’inden, küresel metan emisyonlarının ise %30’undan sorumlu. Hayvancılık için otlatma ve ekim alanlarının genişletilmesi, biyolojik çeşitlilik kaybına neden oluyor. Toplam tarımsal su tüketiminin %40’ından fazlası sadece hayvan yemi üretiminde kullanılıyor. Ayrıca, sanayileşmiş hayvansal üretim sistemleri, toprak erozyonuyla birlikte toprağın yapısını ve besin değerini kaybetmeye yol açarken, hayvan yemi için yapılan yoğun bitkisel üretim sonucu gübrelerin, pestisitlerin ve diğer kimyasalların yer altı ve yüzey sularına sızması, geniş çapta su kirliliği ve ötrofikasyona sebep oluyor. Diğer bir soru da endüstriyel hayvancılık faaliyeleri verimli midir? Bir sığırın, 1 kalorilik et üretmesi için 25 kalorilik yiyecek tüketmesi gerektiği ve dünya tarım arazilerinin 77%’sinin hayvancılık için kullanılmasına karşın hayvansal kaynaklı gıdaların başta bahsedildiği gibi toplam protein arzındaki payının düşük olması bilgileri ile, ne yazık ki bu soruya da olumlu yanıt vermek pek mümkün değil. Son olarak, endüstriyel hayvancılık faaliyetleri güvenli midir? sorusu yöneltilebilir. Şu anda, dünya çapında satılan tüm antibiyotiklerin %73’ünün hayvancılıkta kullanıldığı, ve antimikrobiyal dirence bağlı ölümlerin her geçen yıl arttığı biliniyor. Bazı hayvansal gıda üretim sistemleri, artan zoonotik hastalık riskiyle ilişkilendiriliyor. Son yaşanan pandemiler de düşünüldüğünde, hayvancılık faaliyetlerinin toplum sağlığı için bir tehdit oluşturduğunu söylemek yanlış olmaz. Bunlar ile birlikte, her yıl on milyarlarca hayvanın yetiştirilip kesilmesi ise hayvan refahı ile ilgili endişeleri gündeme getiriyor. 

Gıda Sürdürülebilirliği  

İklim değişikliği nedeniyle aşırı hava olaylarının sıklığının ve şiddetinin artması, jeopolitik gerilimlerin yükselmesi gibi etkenler de eklendiğinde, mevcut gıda sistemlerinin sürdürülebilirliği ve gıda arz güvenliği konularında ciddi soru işaretleri oluşuyor. Ayrıca, fosil yakıt emisyonları derhal ortadan kaldırılsa bile, yalnızca küresel gıda sisteminden kaynaklanan emisyonların ısınmayı 1,5°C ile sınırlandırmayı imkansız hale getireceğini gösteren çalışmalar, gıda sistemi kaynaklı sera gazı emisyonlarını muhakkak azaltmamız gerektiğinin altını çiziyor. Bu sebepler ile devletler, geleneksel gıda sistemlerinin nasıl sürdürülebilir gıda sistemlerine dönüştürülebileceği konusunu gündemlerine almaya başladılar. Bu alanda, dijital tarım stratejileri gibi uygulamaların yanında, protein açısından zengin, sürdürülebilir yeni gıda ve yem kaynaklarının üretimini amaçlayan “alternatif protein teknolojileri” başlığı öne çıkıyor. Son düzenlenen COP28’ de, BM Çevre Programı (UNEP) tarafından “alternatif proteinler” özelinde hazırlanan bir rapor sunuldu. Bu raporda, alternatif proteinlerin, sürdürülebilir ve dayanıklı bir protein dengesi oluşturma ve küresel gıda sisteminden kaynaklanan sera gazı emisyonlarını azaltma potansiyellerine ek olarak, arazi bozulması, ormansızlaşma, su ve toprak kirliliği, biyolojik çeşitlilik kaybı gibi çevresel sorunlara karşı mücadelede de önemli bir rol oynayabileceği belirtiliyor.  

Nasıl Çalışmalar Var?  

Çeşitli bitkisel kaynaklardan ekstraksiyon yolu ile elde edilen bitkisel protein konsantreleri/izolatları, alternatif protein sektöründe, bitki bazlı et ve balık ürünlerinin yanı sıra bitki bazlı süt, yoğurt, peynir ve yumurta gibi ürünlerin geliştirilmesinde kullanılıyor. Günümüzde, yeni nesil bitki bazlı et ürünleri artık sadece vegan/ vejetaryen segmentini değil hızla büyüyen fleksitaryen tüketici grubunu hedef alıyor. Bu ürünler, yeni teknolojik yöntemler kullanılarak geliştiriliyor ve geleneksel etin tat, koku, doku ve renk gibi organoleptik özelliklerini en ince detayına kadar taklit ederek et deneyimini daha gerçekçi bir biçimde sunmayı amaçlıyor. Ne var ki, bitkisel ürünleri, hayvansal ürünlere “benzetme” çabası, çoğu ürünü aşırı işlenmiş ürün kategorisine sokuyor ve sağlık açısından faydaları konusunda soru işaretleri yaratıyor. Buna rağmen, bitki temelli proteinler, günümüz alternatif proteinleri arasında ölçek, bulunabilirlik ve kabul edilebilirlik açısından en gelişmiş olanı. Biyoteknolojik gelişmeler ile birlikte, alg proteini, mikoprotein vb. gibi proteinlerin elde edildiği “biyokütle fermantasyonu” ve süt, yumurta, kollajen, heme vb. gibi hedef proteinlerin üretildiği “hedefli fermantasyon” teknolojileri, alternatif protein sektöründe son yıllarda oldukça ilgi çekiyor. Fermantasyon temelli proteinlerin daha verimli bir şekilde üretimi için mikroorganizmaların metabolik dizaynı, ham madde dizaynı ve biyoprosesin iyileştirilmesi gibi konularda çalışmalar hızla devam etse de bu proteinlerin üretimlerinin önündeki en büyük engel “ölçeklenme” zorluğu. Fermantasyon süreçlerinde alternatif ve düşük maliyetli ham maddelerin (gıda atıkları, tarım atıkları, evsel/endüstriyel atıklar vb.) kullanılabilme potansiyelinin hem üretim maliyetlerini düşürmeyi, hem de atık yönetimine de katkı sağlamayı mümkün kılacağı düşünülüyor. İlk defa Quorn isimli şirket, Fusarium venenatum adında bir filamentli mantar türünden biyokütle fermantasyonu yoluyla elde ettiği proteinle et benzeri ürün geliştirdi. Şimdiye kadar, hedefli fermantasyon ürünü olan peynir altı suyu proteini üreten 3 şirket (Perfect-day, Remilk, Imagindairy) FDA onayı aldılar. Impossible Foods isimli firma, maya mikrorganizmasını modifiye ederek, soya leghemoglobini üretirken, New Culture (ABD) isimli şirket ilk kez “Genel Olarak Güvenli Kabul Edilen” (GRAS) statüsü alan hayvansal olmayan kazein proteinini üretti. Ayrıca, CO2, CH4, H2 gibi gazları kullanabilen mikroorganizmalar ile fermantasyon temelli protein üreten bazı şirketlerin de (Solein, Air Protein vb.) ticarileştiği biliniyor. Bu örnekler çoğaltılabilir; Good Food Institute (GFI) verilerine göre şu anda dünya genelinde fermantasyon temelli protein üretimi ile ilgilenen 104 adet şirket bulunuyor. Kültür eti, hayvanların kas dokularından alınan kök hücrelerin, uygun büyüme ortamı sağlanan biyoreaktörlerde geliştirilip farklılaştırılarak olgun kas hücreleri ve daha büyük kas dokularına dönüştürülmesiyle elde ediliyor. İlk kültür eti, 2013 yılında Prof. Mark Post tarafından üretilerek bir hamburger köftesi olarak sunulmuş ve yaklaşık 142 gramı (5 ons) 330,000 dolara mal olmuştu. Bu gelişme, kültür eti üretimi için bir kilometre taşı ve endüstrinin başlangıç noktası olarak görülür. Şu anda, hücre kültürü yolu ile kültür eti & deniz ürünleri üretimi ile ilgilenen yaklaşık 170 adet şirket var ve birçoğu ürün geliştirme ve üretim kapasitesini artırma konusunda büyük ilerlemeler gösteriyor. Bu alanda güncel araştırma konularından bir tanesi, tamamen bitkisel kaynaklar içeren büyüme ortamlarının geliştirilmesidir. Ayrıca, sadece kas üretmekle kalmayıp aynı teknolojiyle yağ üreterek daha lezzetli ürünler elde etmek için ilerlemeler kaydediliyor. Birden fazla ülkede (Singapur, ABD, Avustralya ve İsrail) bulunan gıda güvenliği ajansları, kültür etinin tüketim için güvenli olduğunu değerlendirdi. Ancak tüm bu ilerlemelere rağmen, kültür eti üretim süreçleri henüz emekleme aşamasında ve farmasötik kalitede ham maddeler gerektirdiği için maliyetleri aşırı yüksek. Ticari açıdan uygun ölçekte ve maliyet düzeylerinde üretilip tüketicilere sunulabilmesi için, hala aşılması gereken bilimsel ve uygulama açısından zorluklar bulunuyor. Örneğin, hammadde ve fermentör tedariki henüz yetersiz. Ayrıca, endüstriyel ölçekte üretim yapıldığında çevresel ayak izlerinin doğrulanması gerekiyor. Ek olarak, “gıda” pek çok ülkede kültür ve kimliğe güçlü bir şekilde bağlıdır ve bu nedenle kültür eti gibi yeni gıdaların kabulüne karşı güçlü bir direnç olabileceği düşünülüyor. Örneğin, İtalya meclisi kültür eti satışını ya da ithalatını yasaklayan yasa tasarısını 2023 yılında onayladı. Böceklerin, gıda atıklarını değerlendirmek ve bu ürünleri proteinlere dönüştürmek konusunda bir fırsat sundukları, böylece ek kaynaklara ihtiyaç duymadan protein arzını artırma imkanı sağlayabilecekleri düşünülüyor. Fakat, böceklerin insan gıdası olarak kullanılmasının (entomofaji) önünde, kültürel kabul zorluğu gibi faktörler bulunur. Bu nedenle, balık ununun bulunabilirliğinin giderek azaldığı ve soya üretiminin sürdürülebilirliğinin sorgulandığı bu dönemde, böcek proteinlerinin ana kullanım alanı, kümes hayvanları, domuzlar ve deniz ürünleri yetiştiriciliğinde yem bileşeni veya evcil hayvan maması bileşeni olarak öne çıkıyor. Ancak, şu an için, böcek unu (~1400 Euro/ton), balık unu ile benzer maliyete sahip iken, soya ununa (~460 Euro/ton) göre daha maliyetlidir. Dolayısıyla alınması gereken uzun bir yol olduğunu söylemek yanlış olmayacaktır. Avrupa’da (Fransa bu konuda öndedir), Amerika Birleşik Devletleri’nde ve Asya’da büyük böcek üreticileri bulunmaktadır. Farklı teknolojilerin bir araya gelmesiyle, zamanla alternatif protein şirketleri arasında konsolidasyon yaşanması ve bu farklı teknolojiler ile üretilmiş içerikleri kullanarak daha gelişmiş işlevsellik, tat ve dokuya sahip hibrit alternatif protein son ürünlerinin geliştirilmesi bekleniyor. Tüm bunlarla birlikte, alternatif proteinlerin kaynağına, nasıl üretildiğine ve işlendiğine bağlı olarak biyoyararlanımları değişebiliyor. Bu sebeple, besinsel yeterliliklerinin ve insan sağlığına etkilerinin anlaşılması için daha fazla araştırmaya (toksikolojik testlerinin yapılması, DIASS / PDCAAS gibi skorlarının belirlenmesi vb.) ihtiyaç olduğu biliniyor.  

Öngörüler Neler?  

Alternatif proteinlerin gelecekteki pazar büyümesi ve sübvanse edilen geleneksel kaynaklarla ticari olarak rekabet edebilmesi; bu teknolojilerin ölçeklenmesine, üretim maliyetlerinin düşürülmesine, ve tüketiciler tarafından kabulüne bağlı (gıda tüketiminin sosyokültürel, sosyo-psikolojik, etik, toplumsal ve dini boyutları bulunuyor). Alternatif proteinlerin üretimlerinde en büyük dar boğaz olarak görülen ölçeklenme sorununun çözümü için, alternatif protein üreticilerinin pazarı kârlı ve güvenilir olarak görmeleri gerekiyor. Bu noktada, özel yatırımların yanında hükümetlerin alternatif proteinler için araştırma fonları sağlamaları, ticarileştirme finansmanları sunmaları ve düzenleyici onay süreçlerini/yasal çerçeveleri geliştirmeleri bekleniyor. Alternatif proteinlerin, mevcut protein değer zincirlerine nasıl entegre edileceğine dair, her ülke, bölge, coğrafya ve kültür, kendine özgü stratejiler ve yol haritaları geliştirecektir. Ülkemizde de, döngüsel biyo-ekonominin büyümesini destekleyebilecek ek protein kaynakları konusunda çalışmaların yapılması önem teşkil ediyor. Adil ve sürdürülebilir bir gıda sistemi oluşturmanın, gıda güvenliğimizi sağlamanın ve hızla gelişen biyoteknoloji alanında geri kalmamanın yolu, daha az kaynak ile daha çok protein üretimini mümkün kılabilecek alternatif protein sektörümüzün geliştirilmesi ve bu alanda faaliyet gösteren girişim ekosisteminin desteklenmesinden geçiyor. 

DR. AYŞE SEVER AKDAĞ TTGV Öncül Proje Programı Program Uzman