Čína „přeměňuje“ uhlí na bílkoviny

Rostoucí světová populace vedla k rostoucí poptávce po potravinách, což vedlo k rostoucí poptávce po bílkovinách pro použití v krmivech pro zvířata. Zejména Čína čelí vážnému nedostatku zdrojů bílkovin.

Přestože je Čína již mnoho let světovým lídrem v produkci prasat a akvakulturách, zůstává silně závislá na dovozu sójových bobů pro krmivo pro zvířata, s ročním dovozem přibližně 100 milionů tun a mírou závislosti přesahující 80 %.

Proto je vývoj metod pro rychlou a efektivní produkci vysoce kvalitních proteinů velmi důležitý. A nejslibnějším řešením je syntetická biologie.

Existuje několik cest k syntéze bioproteinů. Nejjednodušší je přeměnit vedlejší produkty z potravinářského a zemědělského průmyslu, jako je kukuřičný likér, palírnické obilí a rýžová sláma, na hodnotnější proteinové produkty pomocí mikrobiální transformace.

Dodávky a kvalita těchto vedlejších produktů jsou však nestabilní, což ztěžuje průmyslovou výrobu.

Čínští vědci našli levný způsob, jak přeměnit uhlí na bílkoviny pro použití jako krmivo pro zvířata. (Foto: Shutterstock)

Dalším pozoruhodným přístupem zahrnujícím průmyslovou fermentaci s využitím chemikálií produkujících energii je použití methanolu, který se levně získává z uhlí.

To zkoumají vědci z Ústavu průmyslové biotechnologie Tchien-ťinu Čínské akademie věd (CAS) pod vedením profesora Wu Xina.

„Uhlí, jehož globální zásoby činí přibližně 107 bilionů tun, lze přeměnit na metanol zplyňováním uhlí. Metanol se dobře mísí s vodou, je při fermentaci účinnější než plyn a nevyžaduje specializované fermentační zařízení,“ napsal profesor Wu v článku publikovaném v časopise China Science Bulletin.

Jeho tým nyní vyvinul technologii pro výrobu proteinů, která je levnější než tradiční biosyntéza proteinů. Výsledky byly publikovány v recenzovaném mezinárodním časopise Biotechnology for Biofuels and Bioproducts 17. listopadu 2023.

„Výzkum syntézy buněčných proteinů z methanolu začal v 80. letech 20. století a zaměřil se především na výběr kmenů a optimalizaci procesů. Vzhledem k vysokým nákladům však methanolem syntetizované proteinové produkty nemohou konkurovat sójovým proteinům a dosud nebyly vyráběny ve velkém měřítku,“ uvedl v článku profesor Wu.

Aby se tento problém vyřešil, jeho tým shromáždil více než 20 000 vzorků kvasinek z vinic, lesů a mokřadů po celé Číně. Z těchto vzorků identifikovali kmeny, které byly schopny efektivně využívat různé cukry a alkoholy jako zdroje uhlíku, včetně kvasinkového kmene Pichia pastoris.

Poté, vyřazením specifických genů z divokého kmene Pichia pastoris, vytvořili kvasinky s tolerancí vůči methanolu a výrazně zvýšili metabolickou účinnost. Tato technika výrazně posunula cíl přeměny methanolu na bílkoviny.

„Výzkumníci s modifikovanou Pichia pastoris dosáhli suché hmotnosti buněk a obsahu surových bílkovin 120 g/l, respektive 67,2 %. Účinnost přeměny methanolu na bílkoviny dosáhla 92 % teoretické hodnoty,“ uvádí se ve zprávě CAS.

Vysoká míra konverze činí tuto metodu výroby bílkovin velmi ekonomicky atraktivní.

„Nevyžaduje ornou půdu, není ovlivněna ročními obdobími ani klimatem a je tisíckrát účinnější než tradiční fermentační metody. Navíc se obsah bílkovin v mikroorganismech pohybuje od 40 do 85 procent, což je výrazně více než u přírodních rostlin,“ uvedl v článku profesor Wu.

Tyto bílkoviny jsou také bohaté na aminokyseliny, vitamíny, anorganické soli, tuky a sacharidy, což jim umožňuje částečně nahradit rybí moučku, sóju, maso a sušené odstředěné mléko v různých aplikacích.

Výzkumný tým zahájil výzkumné nasazení v průmyslovém měřítku a vyrábí tisíce tun methanolového proteinu pro hospodářská zvířata. Konkrétní partner nebyl zveřejněn.

Mikrobiální proteiny jsou vysoce výživné a neobsahují alergeny, které se nacházejí v sójových proteinech, což z nich činí vynikající zdroj bílkovin. Na trhu je však v současnosti jen málo produktů tohoto typu.

Americká společnost KnipBio použila geneticky modifikované kmeny k výrobě KnipBio Meal, vysoce kvalitního krmného proteinu srovnatelného s rybí moučkou, z methanolu. Tento produkt získal schválení bezpečnosti od amerického Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv (FDA).

Hua Yu (Zdroj: SCMP)

Zdroj