أدى النمو السكاني العالمي إلى تزايد الطلب على الغذاء، مما أدى بدوره إلى زيادة الطلب على البروتين المستخدم في علف الحيوانات. وتواجه الصين، على وجه الخصوص، نقصًا حادًا في مصادر البروتين.
وعلى الرغم من كونها رائدة عالمية في إنتاج الخنازير وتربية الأحياء المائية لسنوات عديدة، فإن الصين لا تزال تعتمد بشكل كبير على فول الصويا المستورد لتغذية الحيوانات، حيث تبلغ الواردات السنوية حوالي 100 مليون طن ونسبة الاعتماد تتجاوز 80%.
لذلك، يُعدّ تطوير أساليب لإنتاج بروتينات عالية الجودة بسرعة وكفاءة أمرًا بالغ الأهمية. ويكمن الحل الأكثر واعدًا في البيولوجيا التركيبية.
هناك عدة طرق لتخليق البروتين الحيوي. أبسطها هو تحويل النواتج الثانوية من الصناعات الغذائية والزراعية ، مثل مشروب الذرة المنقوع، وحبوب التقطير، وقش الأرز، إلى منتجات بروتينية عالية القيمة من خلال التحول الميكروبي.
ومع ذلك، فإن العرض والجودة لهذه المنتجات الثانوية غير مستقرين، مما يجعل الإنتاج الصناعي صعبا.
اكتشف علماء صينيون طريقة منخفضة التكلفة لتحويل الفحم إلى بروتين يُستخدم كعلف للحيوانات. (الصورة: Shutterstock)
وهناك نهج آخر جدير بالملاحظة يتضمن التخمير الصناعي باستخدام المواد الكيميائية المنتجة للطاقة وهو استخدام الميثانول، والذي يتم استخلاصه من الفحم بتكلفة زهيدة.
هذا ما يبحثه علماء من معهد تيانجين للتكنولوجيا الحيوية الصناعية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (CAS)، بقيادة البروفيسور وو شين.
كتب البروفيسور وو في مقال نُشر في نشرة العلوم الصينية: "يمكن تحويل الفحم، الذي تبلغ احتياطياته العالمية حوالي 107 تريليونات طن، إلى ميثانول من خلال تحويل الفحم إلى غاز. يمتزج الميثانول جيدًا بالماء، وهو أكثر كفاءة في التخمير من الغاز، ولا يتطلب معدات تخمير متخصصة".
طوّر فريقه تقنيةً لإنتاج بروتيناتٍ أقل تكلفةً من التخليق الحيوي التقليدي للبروتينات. نُشرت النتائج في المجلة الدولية المُحكّمة "التكنولوجيا الحيوية للوقود الحيوي والمنتجات الحيوية" في 17 نوفمبر/تشرين الثاني 2023.
بدأ البحث في مجال تخليق بروتينات الخلايا من الميثانول في ثمانينيات القرن الماضي، مع التركيز بشكل رئيسي على اختيار السلالات وتحسين العمليات. ومع ذلك، نظرًا لارتفاع تكاليفها، لا تستطيع منتجات البروتين المُصنّعة من الميثانول منافسة بروتين فول الصويا، ولم تُنتج على نطاق واسع، وفقًا للبروفيسور وو في المقال.
لمعالجة هذه المشكلة، جمع فريقه أكثر من 20 ألف عينة خميرة من كروم العنب والغابات والأراضي الرطبة في جميع أنحاء الصين. ومن هذه العينات، حددوا سلالات قادرة على استخدام أنواع مختلفة من السكريات والكحول بكفاءة كمصادر للكربون، بما في ذلك سلالة الخميرة بيتشيا باستوريس.
بعد ذلك، بتعطيل جينات محددة في سلالة برية من خميرة بيتشيا باستوريس، أنتج الباحثون خميرة قادرة على تحمل الميثانول، وعززت كفاءتها الأيضية بشكل ملحوظ. وقد ساهمت هذه التقنية بشكل كبير في تحقيق هدف تحويل الميثانول إلى بروتين.
حقق الباحثون وزنًا جافًا للخلايا ومحتوى بروتين خامًا قدره 120 غ/لتر و67.2% على التوالي، باستخدام فطر بيتشيا باستوريس المُعدّل. ووصلت كفاءة تحويل الميثانول إلى بروتين إلى 92% من القيمة النظرية، وفقًا لتقرير الأكاديمية الصينية للعلوم.
إن معدل التحويل المرتفع يجعل هذه الطريقة لإنتاج البروتين جذابة للغاية من الناحية الاقتصادية.
قال البروفيسور وو في بحثه: "لا يتطلب هذا المنتج أرضًا صالحة للزراعة، ولا يتأثر بالفصول والمناخ، كما أنه أكثر فعالية بآلاف المرات من طرق التخمير التقليدية. علاوة على ذلك، يتراوح محتوى البروتين في الكائنات الدقيقة بين 40% و85%، وهو أعلى بكثير من محتوى النباتات الطبيعية".
كما أن هذه البروتينات غنية أيضًا بالأحماض الأمينية والفيتامينات والأملاح غير العضوية والدهون والكربوهيدرات، مما يسمح لها باستبدال وجبة السمك وفول الصويا واللحوم ومسحوق الحليب الخالي من الدسم جزئيًا في مجموعة متنوعة من التطبيقات.
بدأ فريق البحث بتنفيذ أبحاث على نطاق صناعي، منتجًا آلاف الأطنان من بروتين الميثانول للماشية. ولم يُكشف عن الشريك المُحدد.
البروتينات الميكروبية غنية بالعناصر الغذائية وخالية من مسببات الحساسية الموجودة في بروتينات الصويا، مما يجعلها مصدرًا ممتازًا للبروتين. ومع ذلك، لا يتوفر منها إلا عدد قليل في السوق اليوم.
استخدمت شركة KnipBio الأمريكية سلالات معدلة وراثيًا لإنتاج وجبة KnipBio، وهي بروتين علف عالي الجودة يُضاهي دقيق السمك، من الميثانول. وقد حصل هذا المنتج على موافقة السلامة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA).
هوا يو (المصدر: صحيفة ساوث تشاينا مورنينج بوست)
[إعلان 2]
مصدر
تعليق (0)