Kwantumcomputer helpt eiwitten ontrafelen voor betere plantaardige voeding

Waarom wordt een ei stijf als je het klopt, en blijft plantaardige melk vaak dun? Het antwoord zit in de manier waarop eiwitten geleren: het proces waarbij losse eiwitmoleculen een netwerk vormen dat vloeistof insluit tot een stevige structuur. Dat bepaalt of vlees, zuivel of een ei-vervanger de juiste bite, binding en textuur krijgt. Ondanks jarenlang onderzoek en miljardeninvesteringen lukt het de voedingsindustrie niet goed om plantaardige eiwitten net zo te laten functioneren als dierlijke. Het Franse kwantumbedrijf Pasqal en het in Saudi-Arabië gevestigde technologiebedrijf True Nexus zeggen nu een eerste stap te hebben gezet om dit raadsel te ontrafelen.

Waarom eiwitgedrag zo lastig te doorgronden is

De volgorde van bouwstenen in een eiwit is relatief eenvoudig af te lezen. Maar hoe dat eiwit zich daadwerkelijk gedraagt onder hitte, druk of menging, is veel moeilijker te voorspellen. Die functionaliteit bepaalt de commerciële waarde van een eiwit: kan het binden, schuimen of een gel vormen? Tot nu toe was dit vooral gissen en testen in het laboratorium, een proces dat maanden kan duren. True Nexus combineert kunstmatige intelligentie met eiwitanalyse om dit proces te versnellen, en werkt sinds enige tijd samen met Pasqal om de onderliggende chemie te simuleren op een kwantumcomputer.

Pasqal gebruikt neutrale atomen die met laserlicht worden vastgehouden en gemanipuleerd als rekeneenheden. Deze aanpak leent zich volgens het bedrijf goed voor problemen die voor gewone computers te complex zijn, zoals het naspelen van de wisselwerking tussen duizenden atomen in een eiwitmolecuul. In dit project encodeerden de onderzoekers voor het eerst delen van echte eiwitstructuren die een rol spelen bij gelering op zo'n kwantumprocessor.

Belang voor de voedselindustrie en Saudi-Arabië

De markt voor eiwitten is enorm: analistenbureau Bloomberg Intelligence verwacht dat de wereldwijde vraag naar eiwitten tegen 2030 oploopt richting duizend miljard dollar. Een groot deel daarvan betreft plantaardige, halal of lokaal geteelde eiwitbronnen die nu nog achterblijven qua textuur en functionaliteit. Als onderzoekers beter begrijpen hoe eiwitstructuur en -functie samenhangen, kunnen ze mogelijk gerichter nieuwe eiwitten ontwerpen in plaats van eindeloos te testen.

Voor Saudi-Arabië is het project ook een uithangbord. Het ministerie van Communicatie en Informatietechnologie (MCIT) presenteert de samenwerking als bewijs dat kwantumtechnologie van onderzoeksproject naar industriële toepassing kan groeien, passend bij de ambities van Vision 2030 om het land te positioneren als speler in AI en biotechnologie. Er liggen plannen voor een breder initiatief, de Saudi Quantum DeepTech Foundry, waarbij dezelfde rekenmethodes ook ingezet zouden moeten worden voor energie, medicijnontwikkeling en materiaalonderzoek.

Het onderzoek staat nog in een vroeg stadium: het gaat om het encoderen van structuren, niet om een kant-en-klare voorspelling van eiwitgedrag. Of de aanpak daadwerkelijk leidt tot beter functionerende plantaardige eiwitten in de supermarkt, moet nog blijken.