“Daging dari alga”: bagaimana mikroalga dan kedelai menjadi irisan daging masa depan

Siapa yang bisa kita percayai dengan protein baru untuk planet penggorengan ini? Ilmuwan material Stefan Guldin (TUM/TUMCREATE, proyek Proteins4Singapore) menunjukkan jawaban yang tidak konvensional: mikroalga + kedelai. Dalam artikel terbaru di Nature, ia menjelaskan bagaimana bahan baku diperoleh dari kultur sel tunggal dengan 60-70% protein, lalu "menyesuaikan" perakitan dan teksturnya untuk meniru gigitan dan kesegaran "daging". Konteksnya adalah tujuan "30 by 30" Singapura: memproduksi 30% pangan lokal pada tahun 2030 di lingkungan yang kekurangan lahan, di mana bioreaktor alga kompak tampak sangat logis.

Latar Belakang Penelitian

Sumber protein alternatif bukanlah tren sesaat, melainkan respons terhadap beberapa kendala sekaligus: pertumbuhan penduduk, kendala iklim, kekurangan lahan dan air, dan di beberapa kota besar, kerentanan rantai pasokan yang bergantung pada impor. Singapura adalah contohnya: negara ini mengimpor sebagian besar pangannya dan telah menetapkan target "30x30"—untuk memproduksi 30% dari kebutuhan pangannya di dalam negeri pada tahun 2030. Di wilayah geografis seperti itu, bioreaktor kompak dan fotobioreaktor tertutup dengan mikroalga adalah solusi logis: keduanya hampir tidak membutuhkan tanah, beroperasi sepanjang tahun, dan dapat diskalakan "per kota", alih-alih "per hektar".

Mikroalga menarik bukan hanya karena produksi "vertikal"-nya. Sejumlah galur ( Chlorella, Nannochloropsis, Arthrospira/"spirulina" ) menyediakan 50-70% protein dalam bahan kering, dan asam lemak tak jenuh ganda, pigmen, dan antioksidan juga terkandung dalam protein tersebut. Konsentrat dan isolator protein dapat diperoleh dari biomassa tersebut – "bahan penyusun" untuk sistem pangan. Keunggulannya dibandingkan banyak tanaman berbasis lahan adalah fleksibilitas komposisi melalui pengendalian kondisi budidaya dan independensi dari musim: batch produksi lebih mudah distandarisasi.

Namun, "bubuk hijau" tidak berubah menjadi "potongan kecil" dengan sendirinya. Protein alga memiliki profil rasa dan aroma yang spesifik (klorofil, dengan catatan "laut"), kelarutan dan gelasi yang bervariasi, dan dinding sel yang kuat menyulitkan pencernaan jika tidak diproses dengan benar. Oleh karena itu, terdapat jalur teknologi: fraksinasi, pemutihan/deodorisasi, penyesuaian sifat fungsional (emulsifikasi, retensi air, viskoelastisitas). Pada saat yang sama, pengeringan dan pemisahan biomassa harus dilakukan secara hemat energi, jika tidak, sebagian keuntungan lingkungan dan harga akan hilang; ditambah dengan regulasi "makanan baru" dan isu alergen – dan menjadi jelas mengapa jalur dari reaktor ke konter panjang.

Kunci dari pengalaman "daging" adalah penataan. Konsentrat protein harus dipaksa untuk mengorganisir diri menjadi struktur mikro berserat berlapis yang memberikan "gigitan" elastis dan mempertahankan sari serta lemak. Hal ini dicapai melalui medan geser, ekstrusi, kontrol pemisahan mikrofase, dan penambahan lipid/prekursor aromatik. Dalam praktiknya, protein alga sering dicampur dengan protein kedelai: hal ini memudahkan untuk mendapatkan profil asam amino yang tepat, memperbaiki pembentukan tekstur, dan "mengurangi" rasa alga. Kendala terakhir adalah konsumen: kita membutuhkan resep untuk masakan lokal, uji rasa buta, dan pelabelan yang jelas. Inilah sebabnya ilmu material dan perangkat sensorik ditambahkan ke algoritma kimia pangan: tanpanya, "daging alga" akan tetap menjadi demonstrasi laboratorium, bukan produk yang akan dibeli orang untuk kedua kalinya.

Mengapa mikroalga?

• Protein melimpah. Beberapa jenis menyediakan hingga 60-70% protein dalam bahan kering - setara dan bahkan lebih tinggi daripada sumber protein pada umumnya.
• Format perkotaan. Mereka tumbuh di reaktor, hampir tanpa lahan dan dengan jejak air yang kecil - praktis untuk kota besar seperti Singapura.
• Pemrosesan fleksibel. Fraksi protein diekstraksi dari biomassa, yang dapat digunakan sebagai "konstruktor" tekstur.

Apa yang dilakukan tim Guldin?

Fokus penelitiannya adalah bagaimana membuat protein nabati berperilaku seperti "daging". Pendekatan ilmu material berperan penting di sini: dengan mengendalikan pengaturan diri untaian protein dan interaksinya dengan air dan lemak, dimungkinkan untuk menyusun struktur mikro yang diinginkan – pelapisan, serat, dan elastisitas. Hal ini terjadi ketika "fisika materi lunak" bekerja sesuai selera.

• Bahan baku: campuran mikroalga dan protein kedelai - keseimbangan rasa, nutrisi, dan harga.
• Proses: ekstraksi → pemilihan kondisi perakitan sendiri → pengujian rasa mint/kunyah dan kesegaran → penyesuaian resep.
• Tempat: Konsorsium TUMCREATE/Proteins4Singapore - jembatan antara yayasan dan teknologi pangan untuk memenuhi kebutuhan negara-kota.

Apa yang sudah jelas - dan apa yang memperlambat "daging alternatif" pada alga

• Kelebihan:
  • kepadatan protein tinggi dan profil asam amino lengkap pada sejumlah spesies;
  • skalabilitas dalam sistem tertutup;
  • prospek pengurangan jejak karbon dan air.
• Tantangan:
  • rasa dan aroma (klorofil, aroma “laut”) memerlukan penyamaran dan pemutihan pigmen;
  • sifat fungsional (kelarutan, pembentukan gel) bervariasi antara spesies dan bergantung pada pemrosesan;
  • ekonomi dan regulasi: stabilitas rantai pasokan tanaman, standarisasi konsentrat protein.

Mengapa Singapura (dan bukan hanya Singapura) membutuhkan hal ini

Singapura mengimpor >90% kebutuhan pangannya dan menargetkan produksi 30% pangannya secara lokal pada tahun 2030. Reaktor mikroalga kompak + pemrosesan protein menjadi produk "daging" merupakan cara untuk menambah gram protein per meter persegi dan mengurangi kerentanan terhadap guncangan pasokan. Hal yang sama berlaku untuk kota-kota yang mengalami kekurangan lahan dan air.

Cara membuat "gigitan daging" dari "bubur hijau"

• Struktur: mengontrol pemisahan mikrofase dan orientasi serat protein (ekstrusi, medan geser) - maka terbentuklah serat dan “gelombang” saat digigit.
• Kelembutan: membungkus lemak, mengikat air dengan hidrokoloid - meniru “sari daging”.
• Rasa: fermentasi, pemilihan profil lipid dan prekursor aromatik - menjauh dari aroma "rumput laut" menuju "umami".

Apa Selanjutnya untuk Proteins4Singapore?

• Dari laboratorium hingga bengkel mini: stabilitas batch, umur simpan, logistik dingin.
• Dietetika dan keamanan: alergen protein nabati, daya cerna, pelabelan.
• Pengujian Konsumen: Pencicipan Buta dan Penelitian Perilaku dalam Masakan Asia – Rasa Itu Penting.

Komentar penulis

Material ini terdengar pragmatis, optimisme "rekayasa": mikroalga bukanlah sesuatu yang eksotis demi sensasi, melainkan konstruktor sejati untuk produk protein, jika Anda memandangnya dari sudut pandang ilmuwan material. Kuncinya bukan hanya menumbuhkan biomassa dengan 60-70% protein, tetapi juga mengajarkan fraksi-fraksi protein untuk menyusun struktur mikro "daging" dan sekaligus mempertahankan rasa, kesegaran, dan harga. Oleh karena itu, taruhannya adalah pada duet mikroalga + kedelai: mikroalga memiliki kepadatan protein dan produksi yang kompak, sedangkan mikroalga memiliki tekstur yang terbukti dan profil rasa yang "lembut".

Penulis menekankan beberapa hal penting yang seringkali “tidak terucapkan”:

• Tekstur dan sensori lebih penting daripada slogan. Jejak "hijau" memang menguntungkan, tetapi orang akan membeli apa yang enak dikunyah dan dimakan. Oleh karena itu, penekanannya adalah pada perakitan protein, serat, dan retensi lemak/jus secara mandiri.
• Fungsi lebih penting daripada taksonomi. Yang terpenting bukanlah "jenis alga" melainkan sifat fungsional (kelarutan, gelasi, emulsifikasi) yang diberikan oleh fraksi protein yang diisolasi setelah diproses.
• Campuran ini bukanlah kompromi, melainkan sebuah strategi. Campuran alga dan protein kedelai membantu menyelesaikan tiga tugas sekaligus: profil asam amino, efektivitas teknologi, dan netralisasi aroma "laut".
• Logika produksi perkotaan. Bagi Singapura dan kota-kota besar, kuncinya adalah "protein/m²" dan kemandirian musiman: reaktor tertutup, rantai pasokan pendek, dan stabilitas batch.
• Ekonomi dan energi adalah filter realitas. Dehidrasi/pemutihan murah dan penskalaan bengkel mini merupakan hambatan; tanpanya, ekologi dan harga dapat "menguap" pada tahap pemrosesan.
• Regulasi dan kepercayaan. "Makanan baru" mencakup standar, alergen, pelabelan, uji konsumen, dan untuk masakan lokal (bukan hanya "format burger").

Apa, menurut penulis, yang perlu dilakukan selanjutnya agar “daging rumput laut” dapat beralih dari demonstrasi menjadi produk massal:

• Standarisasi konsentrat protein (dari batch ke batch berdasarkan metrik fungsional, bukan hanya berdasarkan % protein).
• Selesaikan langkah-langkah "kotor" secara hemat energi - pemisahan air, penghilangan bau/pemutihan tanpa kehilangan nutrisi.
• Luncurkan rantai produksi mini di kota: dari reaktor hingga jalur ekstrusi percontohan dan logistik dingin.
• Hubungkan resep dengan konteks masakan (Asia/Eropa): aroma, lemak, rempah-rempah - untuk uji perilaku nyata.
• Hitung LCA (karbon/air/energi) secara jujur untuk skala nyata, bukan gram lab.

Pesan utamanya: protein alternatif bukanlah "bahan super" tunggal, melainkan kombinasi ilmu material dan solusi pangan. Mikroalga menghasilkan kepadatan dan kepadatan protein, kedelai memberikan "penguatan" tekstur yang andal, dan rekayasa yang kompeten mengubahnya menjadi produk yang ingin Anda makan lagi.

Kesimpulan

Mikroalga bukanlah fantasi futuristik, melainkan platform teknologi untuk kota-kota yang lahannya terbatas dan membutuhkan protein. Penelitian Guldin dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa jika kita mengendalikan proses perakitan mandiri dan tekstur protein, konsentrat "hijau" tersebut benar-benar berubah menjadi produk "daging" – dan hal ini secara logis sesuai dengan strategi keberlanjutan pangan 30x30 Singapura. Kemudian, muncullah tantangan yang lebih besar: aroma, biaya, standar, dan kecintaan konsumen.

Sumber: Christine Ro. Bahan baku: mengubah protein alga menjadi daging tiruan. Nature, 18 Agustus 2025; wawancara dengan S. Guldin (TUM/TUMCREATE, Proteins4Singapore). Konteks tambahan: tujuan 30×30 dan materi tentang Proteins4Singapore. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-02622-7