Zo rond 1970 ontstond de techniek van genetische modificatie. Het bleek mogelijk erfelijk materiaal (DNA) van verschillende organismen in een reageerbuis aan elkaar te koppelen en vervolgens te vermeerderen. De mogelijkheden van deze doorbraak (ook wel de recombinant DNA-techniek genoemd) veroorzaakten onmiddellijk opwinding onder de onderzoekers en in de samenleving. De onderzoekers riepen zelfs gedurende korte tijd een stop (moratorium) af, omdat ze bang waren dat ze nieuwe levende wezens zouden scheppen die uit het laboratorium konden ontsnappen.

Die angst is inmiddels verdwenen maar de opwinding over deze inmiddels wijdverspreide technologie duurt nog altijd voort. Bij herhaling ontstaan er discussies over ethische aspecten en vermeende of reële risico’s. De eerste experimenten met de recombinant DNA-technologie werden gedaan aan de westkust van de VS, maar ook elders zag men snel de mogelijkheden voor onderzoek en ontwikkeling. In Nederland begon een aantal bedrijven, waaronder Gist-brocades in Delft (nu DSM-Gist), Unilever en Akzo in de tweede helft van de zeventiger jaren de mogelijkheden van de nieuwe technologie te onderzoeken.

Kalverenzym

De onderzoekers binnen DSM keken daarbij naar toepassingen met microorganismen (bacteriën, gisten en schimmels), die in de productie gebruikt werden. Een van de kandidaten was een nieuwe productiewijze voor het enzym chymosine. Dit wordt gebruikt bij het stremmen van melk tot kaas en wordt dan ook wel stremsel genoemd. Het product wordt traditioneel uit de lebmaag van kalveren gewonnen (fig. 1A). De uitdaging voor de onderzoekers was om dit kalverenzym in micro-organismen te maken (fig. 1B). Daarbij werd gekozen voor de gistcel, waarmee het toenmalige Gist-brocades veel ervaring had. De belangrijke commerciële vraag was hoeveel kalverenzym de gistcel zou maken.

Gistcel

De ontwikkeling begon bij Unilever, dat erin slaagde om het DNA voor chymosine te isoleren. Vervolgens slaagden onderzoekers van de Universiteit van Düsseldorf erin om de gistsoort Kluyveromyces lactis (vernoemd naar prof. A.J. Kluyver) DNA te laten opnemen. Gist-brocades kocht de rechten op deze techniek. De onderzoekers van Gist-brocades slaagden er in om Kluyveromyces lactis, een gist die normaal in melk voorkomt, chymosine te laten produceren. Het probleem was echter dat de gist het kalverenzym alleen maar binnen de cel maakte en dan ook nog eens tamelijk weinig ervan. Tot hun verbazing ontdekten de Delftse onderzoekers gelijktijdig met die van het Amerikaanse bedrijf Chiron een methode om chymosine door de gistcel uit te laten scheiden. De gist produceerde evenwel nog steeds te weinig.

De productie van de gistcel moest toen opgevoerd worden. In wezen is dit type werk het geheim van de smid. Alle voorgaande stappen zijn in octrooien beschermd maar stamverbeterings- en opschalingsprocessen zijn niet of moeilijk door octrooien te beschermen en behoren dan ook tot de bedrijfsgeheimen. Ze worden niet in octrooi-aanvragen gepubliceerd.

Vegetarisch

Het chymosine dat door gist geproduceerd wordt, is identiek aan het enzym uit de kalvermaag hoewel het op een totaal andere manier gemaakt wordt. De twee soorten chymosine concurreren met elkaar. De klant, het zuivelbedrijf, heeft een keuze. Wel is chymosine uit gist zuiverder. In de voedingsindustrie spelen tradities evenwel een grote rol en vaak ook roept genetische modificatie emotionele reacties op. Dit heeft ertoe geleid dat de marktacceptatie van chymosine uit gist in verschillende landen anders verlopen is.

Het product heeft sinds het in 1988 op de markt kwam een steeds groter marktaandeel gekregen, maar de verschillen per land blijven groot. Behalve zuiverheid en kostprijs spelen ook andere overwegingen een belangrijke rol. Deze zijn bijvoorbeeld van religieuze aard, omdat chymosine uit gist kosher is. Ook is het product vegetarisch in tegenstelling tot het traditionele product uit kalvermagen. Uit dit voorbeeld van een kalverenzym dat door een gistcel wordt gemaakt, kunnen twee conclusies getrokken worden. In de eerste plaats is duidelijk dat we hier niet van een uitvinding door één persoon kunnen spreken. Er is in verschillende bedrijven door verschillende onderzoeksteams (waarin meerdere disciplines vertegenwoordigd waren) aan gewerkt. Ten tweede is gebleken, dat het succes van een product moeilijk te voorspellen is. Het draait niet alleen om een geslaagde techniek.

Zie ook:

• Kaas: biotechnologie door de eeuwen heen
• Biotechnologie in de bakkerij: daar zit wat in!
• Lessenserie ‘Enzymen in Actie’ van het CMBI
• Smaakvorming in kaas (artikel van Watisgenomics.nl)

Meer weten over biotechnologie?

• Dit is Biotechnologie

KNAW

KNAW

Dit artikel is afkomstig uit het boek Chemie achter de dijken, een gezamenlijke uitgave van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) en de Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging (KNCV). Het werd in 2001 uitgegeven ter herdenking van het feit dat de Nederlander Jacobus Henricus Van ‘t Hoff honderd jaar eerder in 1901 de allereerste Nobelprijs voor de scheikunde won. Chemie achter de dijken belicht Nederlandse uitvindingen en ontdekkingen op chemisch gebied sinds 1901. In zo’n zeventig bijdragen (voor het overgrote deel opgenomen in Kennislink) wordt de betekenis van de Nederlandse chemie duidelijk voor ontwikkelingen op het gebied van de gezondheidszorg (bijvoorbeeld de kunstnier), de voedingsmiddelenindustrie (onder andere zoetstoffen), de kledingindustrie (bijvoorbeeld ademende regenkleding) of de elektronica (zoals herschrijfbare CD’s).

• Ga naar de overzichtspagina met alle artikelen uit Chemie achter de dijken