Neustále rostoucí světová populace vedla k neustálému nárůstu poptávky po potravinách, což má za následek odpovídající nárůst potřeby bílkovin v krmivech pro zvířata. Zejména Čína čelí vážnému nedostatku bílkovin.
Přestože je Čína již mnoho let světovým lídrem v produkci vepřového masa a akvakultury, zůstává silně závislá na dovozu sójových bobů jako krmiva 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 klíčový. A nejslibnějším řešením je syntetická biotechnologie.
Existuje několik cest k syntéze biologických proteinů. Nejjednodušší je přeměnit vedlejší produkty z potravinářského a zemědělského průmyslu, jako je kukuřičný likér, destilovaná zrna a sláma, na hodnotnější proteinové produkty pomocí mikrobiální transformace.
Dodávky a kvalita těchto vedlejších produktů jsou však nekonzistentní, což ztěžuje průmyslovou výrobu.
Čínští vědci objevili nízkonákladovou metodu, jak přeměnit uhlí na bílkoviny pro použití v krmivech pro zvířata. (Obrázek: Shutterstock)
Dalším pozoruhodným přístupem jsou průmyslové fermentační procesy využívající chemikálie k výrobě energie, s využitím methanolu, levně získané látky z uhlí.
To zkoumají vědci z Ústavu průmyslové biotechnologie v Tchien-ťinu při Čínské akademii věd (CAS) pod vedením profesora Wu Xina.
„Uhlí s celosvětovými zásobami přibližně 107 bilionů tun lze přeměnit na metanol zplyňováním uhlí. Metanol se dobře mísí s vodou, což ve srovnání s plynem nabízí vysokou účinnost fermentace a eliminuje potřebu specializovaného fermentačního zařízení,“ napsal profesor Wu v článku publikovaném v China Science Bulletin.
Jeho tým nyní vyvinul technologii pro výrobu proteinů s nižšími náklady než tradiční biosyntéza proteinů. Tato zjištění byla publikována v mezinárodním časopise Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, který byl recenzován 17. listopadu 2023.
„Výzkum syntézy buněčných proteinů z methanolu začal v 80. letech 20. století a zaměřil se především na výběr kmenů a optimalizaci výrobního procesu. Vzhledem k vysokým nákladům však proteinové produkty syntetizované methanolem nemohou konkurovat sójovým proteinům a dosud nebyly vyráběny ve velkém měřítku,“ uvedl v článku profesor Wu.
Aby tento problém vyřešil, jeho tým shromáždil více než 20 000 vzorků kvasinek z vinic, lesů a bažin po celé Číně. Z těchto vzorků identifikovali kmeny schopné efektivně využívat různé cukry a alkoholy jako zdroje uhlíku, včetně kvasinkového kmene Pichia pastoris.
Následně odstraněním specifických genů z divokého kmene Pichia pastoris vytvořili kvasinkový kmen 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/litr, respektive 67,2 %. Účinnost přeměny methanolu na bílkoviny dosáhla 92 % teoretické hodnoty,“ uvádí se ve zprávě na webových stránkách CAS.
Vysoká míra konverze činí tuto metodu výroby proteinů z ekonomického hlediska velmi atraktivní.
Profesor Wu ve svém článku uvedl: „Nevyžaduje ornou půdu, není ovlivněna ročními obdobími ani klimatem a je tisíckrát účinnější než tradiční fermentační metody. Obsah bílkovin v mikroorganismech se navíc pohybuje od 40 do 85 %, což je výrazně více než v přirozených rostlinách.“
Tento protein také obsahuje celou řadu aminokyselin, vitamínů, anorganických solí, tuků a sacharidů, což mu 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 krmivo pro 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 současné době k dispozici pouze omezený počet produktů.
Americká společnost KnipBio použila geneticky modifikované kmeny k výrobě KnipBio Meal, vysoce kvalitního krmného proteinu srovnatelného s rybí moučkou, z methanolu. Produkt získal schválení bezpečnosti od amerického Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv (FDA).
Hua Yu (Zdroj: SCMP)
Zdroj
Komentář (0)