China „verwandelt“ Kohle in Protein

Das globale Bevölkerungswachstum führt zu einer steigenden Nachfrage nach Nahrungsmitteln, was wiederum den Bedarf an Proteinen für Tierfutter erhöht. Insbesondere China steht vor einem gravierenden Mangel an Proteinquellen.

Obwohl China seit vielen Jahren weltweit führend in der Schweineproduktion und Aquakultur ist, bleibt es stark von importierten Sojabohnen für Tierfutter abhängig, mit jährlichen Importen von rund 100 Millionen Tonnen und einer Abhängigkeitsquote von über 80 %.

Daher ist die Entwicklung von Methoden zur schnellen und effizienten Herstellung hochwertiger Proteine ​​von großer Bedeutung. Die vielversprechendste Lösung liegt dabei in der synthetischen Biologie.

Es gibt verschiedene Wege zur Bioproteinsynthese. Der einfachste besteht darin, Nebenprodukte der Lebensmittel- und Agrarindustrie , wie beispielsweise Maisquellwasser, Brennereirückstände und Reisstroh, durch mikrobielle Umwandlung in höherwertige Proteinprodukte umzuwandeln.

Allerdings sind Angebot und Qualität dieser Nebenprodukte instabil, was die industrielle Produktion erschwert.

Chinesische Wissenschaftler haben ein kostengünstiges Verfahren entwickelt, um Kohle in Protein umzuwandeln, das als Tierfutter verwendet werden kann. (Foto: Shutterstock)

Ein weiterer bemerkenswerter Ansatz, bei dem industrielle Fermentation unter Verwendung energieerzeugender Chemikalien zum Einsatz kommt, ist die Verwendung von Methanol, das kostengünstig aus Kohle gewonnen wird.

Genau das erforschen Wissenschaftler des Tianjin Institute of Industrial Biotechnology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) unter der Leitung von Professor Wu Xin.

„Kohle, deren weltweite Reserven sich auf etwa 107 Billionen Tonnen belaufen, kann durch Kohlevergasung in Methanol umgewandelt werden. Methanol ist gut mit Wasser mischbar, lässt sich effizienter fermentieren als Gas und benötigt keine spezielle Fermentationsausrüstung“, schrieb Professor Wu in einem Artikel, der im China Science Bulletin veröffentlicht wurde.

Sein Team hat nun eine Technologie zur kostengünstigeren Proteinproduktion entwickelt als die herkömmliche Proteinbiosynthese. Die Ergebnisse wurden am 17. November 2023 in der internationalen Fachzeitschrift „Biotechnology for Biofuels and Bioproducts“ veröffentlicht.

„Die Forschung zur Synthese von Zellproteinen aus Methanol begann in den 1980er Jahren und konzentrierte sich hauptsächlich auf die Stammselektion und die Prozessoptimierung. Aufgrund der hohen Kosten können methanol-synthetisierte Proteine ​​jedoch nicht mit Sojaprotein konkurrieren und werden daher nicht in großem Maßstab hergestellt“, erklärte Professor Wu in dem Artikel.

Um das Problem anzugehen, sammelte sein Team über 20.000 Hefeproben aus Weinbergen, Wäldern und Feuchtgebieten in ganz China. Aus diesen Proben identifizierten sie Stämme, die verschiedene Zucker und Alkohole effizient als Kohlenstoffquellen nutzen konnten, darunter den Hefestamm Pichia pastoris.

Durch das Ausschalten spezifischer Gene in einem Wildstamm von Pichia pastoris erzeugten sie eine Hefe mit Methanoltoleranz und deutlich gesteigerter Stoffwechseleffizienz. Diese Technik brachte das Ziel, Methanol in Protein umzuwandeln, einen großen Schritt voran.

„Die Forscher erreichten mit ihrer modifizierten Pichia pastoris ein Trockenzellgewicht von 120 g/L und einen Rohproteingehalt von 67,2 %. Die Methanol-zu-Protein-Umwandlungseffizienz erreichte 92 % des theoretischen Wertes“, heißt es im CAS-Bericht.

Die hohe Umwandlungsrate macht diese Methode der Proteinproduktion wirtschaftlich sehr attraktiv.

„Es benötigt kein Ackerland, ist unabhängig von Jahreszeiten und Klima und tausendfach effizienter als herkömmliche Fermentationsmethoden. Darüber hinaus liegt der Proteingehalt der Mikroorganismen zwischen 40 und 85 Prozent und ist damit deutlich höher als der von natürlichen Pflanzen“, erklärte Professor Wu in der Veröffentlichung.

Diese Proteine ​​sind außerdem reich an Aminosäuren, Vitaminen, anorganischen Salzen, Fetten und Kohlenhydraten, wodurch sie Fischmehl, Soja, Fleisch und Magermilchpulver in einer Vielzahl von Anwendungen teilweise ersetzen können.

Das Forschungsteam hat mit der industriellen Durchführung von Forschungsprojekten begonnen und produziert Tausende Tonnen Methanolprotein für die Tierhaltung. Der konkrete Partner wurde nicht bekannt gegeben.

Mikrobielle Proteine ​​sind sehr nahrhaft und frei von den in Sojaproteinen vorkommenden Allergenen, was sie zu einer hervorragenden Proteinquelle macht. Allerdings sind derzeit nur wenige Produkte auf dem Markt erhältlich.

Das US-amerikanische Unternehmen KnipBio stellt mithilfe gentechnisch veränderter Stämme aus Methanol KnipBio Meal her, ein hochwertiges Futtermittelprotein, das mit Fischmehl vergleichbar ist. Dieses Produkt hat die Sicherheitszulassung der US-amerikanischen Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde (FDA) erhalten.

Hua Yu (Quelle: SCMP)

Quelle: https://vtc.vn/trung-quoc-bien-than-thanh-protein-ar846193.html