Animal-Free Milk Proteins BioTechFactory - Precision Fermentation Process Development and Scale-Up for Industrial Production of Dairy Ingredients

• Grant number: 25/01898-8
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: February 01, 2025
• End date: January 31, 2027
• Field of knowledge: Biological Sciences - Microbiology - Applied Microbiology
• Principal Investigator: Manoela Martins
• Grantee: Manoela Martins
• Company: FUTURE COW TECHNOLOGIES LTDA
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Associated research grant: 24/00541-6 - Animal-Free Milk Proteins BioTechFactory - Precision Fermentation Process Development and Scale-Up for Industrial Production of Dairy Ingredients, AP.PIPE

Abstract

O estabelecimento de biofábricas de ingredientes proteicos envolve desafios na escalabilidade, custos, aceitabilidade de mercado, aspectos éticos e regulatórios, sustentabilidade, logística e inovação. A fermentação de precisão exige competências técnicas para superar dificuldades relacionadas ao controle do processo, estabilidade genética, monitoramento em tempo real, e eficiência produtiva. A crescente demanda por alimentos, especialmente proteínas do leite, impulsiona a busca por soluções tecnológicas, com projeções apontando para um aumento de 51% na demanda global por ingredientes lácteos até 2050. Neste projeto, serão implementados parâmetros para produzir e escalonar a produção de caseínas e proteínas do soro de leite, disponibilizando insumos para avaliação e validação no mercado de ingredientes lácteos, com a criação de uma prova de conceito. Atualmente, a Future Cow se dedica ao melhoramento da cepa produtora de kappa caseína, produzida em pequena escala laboratorial (até 15 litros). Este projeto engloba o melhoramento desta cepa para redução do estresse metabólico, e o escalonamento da produção de caseína, dando-se início aos estudos de otimização de parâmetros pré-industriais. Em menor escala, serão desenvolvidas novas cepas produtoras de beta caseína e proteínas do soro do leite. Após a triagem dos melhores clones produtores, estratégias para ajuste fino do controle metabólico serão analisadas combinadas aos ensaios em bioreatores de 2L e 15L para investigação dos parâmetros dos bioprocessos. A fim de tornar o processo ainda mais sustentável, serão investigados ingredientes alternativos aos comumente utilizados em bioprocessos envolvendo Pichia pastoris, como melaço de cana e óleos vegetais. No entanto, estudos de escalonamento se fazem necessários para análise da viabilidade técnico-econômica do produto/processo industrial. Além de abordar a expressão dessas proteínas, o projeto também se propõe a explorar os benefícios dessa técnica em termos de impacto ambiental, eficiência produtiva e potencial para suprir a crescente demanda por proteínas lácteas, considerando aspectos éticos e econômicos.