Gær skal i fremtiden producere vanilje og gum arabicum, der begge dele er dyre og besværlige for fødevareindustrien at skaffe naturligt.

Det er danske forskere, der vil genmanipulere gær til at producere stofferne og som netop har fået 20 millioner kroner fra Programkomiteen for Sundhed, Fødevarer og Velfærd under Det Strategiske Forskningsråd til det.

Gum arabicum er eftertragtet i fødevareindustrien, da det er meget vandopløseligt, smagsløst og har en sundhedsfremmende effekt. Blandt andet bruges det som stabilisator i en række forskellige fødevarer, læskedrikke m.m.

Det er det bedst kendte af de såkaldte arabinogalactanproteiner (AGP), der er proteiner, dekoreret med forgrenede sukkerkæder. De er biaktive polymerer, der virker som prebiotika, som hjælper til, at der er sunde bakterier i fordøjelseskanalen

Gum arabicum udvindes i dag fra vilde akacietræer, som pruducerer stoffet, når barken skrælles af eller såres. Imidlertid er der problemer med varierende kvalitet og forsyningssikkerhed, både på grund af vekslende vejrforhold og politiske ustabilitet i Sudan, der er hovedleverandør.

Det er derfor interessant, hvis det kunne produceres på en anden måde. Som for eksempel i gær.

Udfordring at finde enzymer
Forskernes plan er derfor at kombinere en række fremgangsmåder lige fra biokemi og syntetisk biologi over systembiologi og molekylær modellering for at finde ud af, hvordan planter producerer et stof som gum arabicum.

Nærmere bestemt vil de identificere de gener, der er nødvendige for dannelsen af gum arabicum, og udtrykke hele denne biosyntesevej i gær.

»Det er en stor udfordring, for vi skal finde alle de enzymer, der er nødvendige for at kunne producere gum arabicum i gær. Der er nok 10-11 forskellige gener og vi kender foreløbigt kun et,« forklarer lektor ved Institut for Plantebiologi og Bioteknologi Naomi Geshi, der leder projektdelen med gum arabicum.

Undervejs i arbejdet vil de blandt andet bruge modelplanten gåsemad (arabidopsis) og udtrykke syntesevejen i denne modelplante for at finde ud af om de er på rette vej.

»Vi vil også forsøge at finde ud af, hvad det er ved gum arabicums struktur, der giver den særlige evne, så vi eventuelt kan lave vores egen bedre version,« fortæller Naomi Geshi.

Gum arabicumprojetket udføres i samarbejde med forskere på Joint Bioenergy Institute (JBEI) i USA, KU-SUND og med Danisco.

Meget værdifuld vanilje
Vanilje er ligeledes et værdifuldt produkt for fødevareindustrien, men det er dyrt at skaffe. Vaniljen er faktisk det vigtigste aromastof, der findes, når der måles på omsætning og volumen.

Naturlig vanilje udvindes fra vaniljeorkideens frugtkapsel ved en forgæringsproces. Det vigtigste aromastof i vanilje er vanillin. Den naturlige vanilje udgør kun 0,3 procent af den samlede vanillinproduktion og har en kilopris på 6-12.000 kroner. Det øvrige forbrug dækkes af kemisk syntetiseret vanillin fra den petrokemiske industri eller dannet ved kemisk nedbrydning af træ.

Professor Birger Lindberg Møller fra Institut for Plantebiologi og Bioteknologi står i spidsen for vaniljedelen af projektet, der er nået noget længere end gum arabicum-delen. Det er nemlig allerede lykkedes at indsætte hele syntesevejen for vanillin i gær.

Men den måde som vaniljeorkideen bruger til at producere vanillin er stadig ukendt. Ud fra den generelle biokemiske viden har forskerne dog opstillet en teoretisk mulig dannelsesvej.

Herefter har de så fra en række forskellige kilder identificeret gener, der koder for enzymer, der hver især koder for de trin, der samlet set fører til omdannelse af glucose til vanillin.

Menneskegen producerer vanillin
Ved at indsætte fire gener i gær lykkedes det på denne måde at omdanne glucose til vanillin. Ved yderligere at indsætte et gen fra planten gåsemad, lykkedes det forskerne at få vanillin omdannet til en "slow release" form, således at vanilllinsmagen varer længere akkurat, som når der bruges naturlig vanilje i stedet for kemisk syntetiseret vanillin.

Generne der er indsat i gær kommer fra så forskellige organismer som bakterier, en svamp, fra en plante og fra mennesket. Den gensplejsede gær producerer omkring 70 mg vanillin per liter.

Med dette projekt er målet at opnå en bæredygtig produktion af vanilje i gær med over to gram vanillin pr. liter gær. Dette skal opnås ved at omdirigere gærens egen kulstofmetabolisme mod dannelse af vanillinforstadier og et forbedret sidste glycosyleringstrin.

Vanillinprojetket udføres i samarbejde med forskere på DTU og med biotekfirmaet Evolva.