China „verwandelt“ Kohle in Protein

Die wachsende Weltbevölkerung führt zu einem stetigen Anstieg der Nachfrage nach Nahrungsmitteln und damit auch zu einem erhöhten Bedarf an Proteinen zur Verwendung in Tierfutter. Insbesondere China ist mit einem gravierenden Mangel an Proteinquellen konfrontiert.

Obwohl China seit vielen Jahren weltweit führend in der Schweineproduktion und Aquakultur ist, ist das Land als Tierfutter noch immer stark von importierten Sojabohnen abhängig. Die jährlichen Importe belaufen sich auf rund 100 Millionen Tonnen, und die Abhängigkeitsquote liegt bei über 80 Prozent.

Daher ist die Entwicklung schneller und effizienter Methoden zur Herstellung hochwertiger Proteine ​​von großer Bedeutung. Und die vielversprechendste Lösung liegt in der synthetischen Biologie.

Es gibt mehrere Wege zur biologischen Proteinsynthese. Der einfachste Weg besteht darin, Nebenprodukte aus der Lebensmittel- und Agrarindustrie , wie etwa Maisquellwasser, Brennereischlempe und Reisstroh, durch mikrobielle Transformation in höherwertige Proteinprodukte umzuwandeln.

Allerdings sind die Versorgung mit diesen Nebenprodukten und ihre Qualität instabil, was die industrielle Produktion erschwert.

Chinesische Wissenschaftler haben eine kostengünstige Methode gefunden, Kohle in Protein umzuwandeln, das als Tierfutter verwendet werden kann. (Foto: Shutterstock)

Ein weiterer bemerkenswerter Ansatz bei der industriellen Fermentation unter Verwendung energieerzeugender Chemikalien ist die Verwendung von Methanol, das kostengünstig aus Kohle gewonnen wird.

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

„Kohle, deren weltweite Reserven rund 107 Billionen Tonnen betragen, kann durch Kohlevergasung in Methanol umgewandelt werden. Methanol lässt sich gut mit Wasser mischen, gärt effizienter als Gas und erfordert keine spezielle Fermentationsanlage“, schrieb Professor Wu in einem Artikel im China Science Bulletin.

Sein Team hat nun eine Technologie entwickelt, mit der Proteine ​​günstiger produziert werden können als durch die traditionelle Proteinbiosynthese. Diese Ergebnisse wurden am 17. November 2023 in der von Experten begutachteten 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 Stammauswahl und Prozessoptimierung. Aufgrund der hohen Kosten können methanolsynthetisierte Proteinprodukte jedoch nicht mit Sojaprotein konkurrieren und wurden bisher nicht in großem Maßstab produziert“, so Professor Wu in seinem Artikel.

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

Anschließend schufen sie durch das Ausschalten bestimmter Gene in einem wilden Stamm von Pichia pastoris eine Hefe mit Methanoltoleranz und deutlich verbesserter Stoffwechseleffizienz. Diese Technik hat das Ziel der Umwandlung von Methanol in Protein erheblich vorangetrieben.

„Die Forscher erreichten mit ihrer modifizierten Pichia pastoris ein Trockenzellgewicht und einen Rohproteingehalt von 120 g/Liter bzw. 67,2 Prozent. Und die Umwandlungseffizienz von Methanol in Protein erreichte 92 Prozent des theoretischen Werts“, 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 ist tausendmal effizienter als herkömmliche Fermentationsmethoden. Darüber hinaus liegt der Proteingehalt der Mikroorganismen zwischen 40 und 85 Prozent und ist damit deutlich höher als bei natürlichen Pflanzen“, erklärte Professor Wu in der Studie.

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

Das Forschungsteam hat mit Forschungseinsätzen im industriellen Maßstab begonnen und produziert Tausende Tonnen Methanolprotein für die Viehzucht. Der konkrete Partner wurde nicht bekannt gegeben.

Mikrobielle Proteine ​​sind sehr nahrhaft und frei von Allergenen wie Sojaproteinen, was sie zu einer hervorragenden Proteinquelle macht. Allerdings gibt es heute nur wenige Produkte auf dem Markt.

Das US-Unternehmen KnipBio hat gentechnisch veränderte Stämme verwendet, um aus Methanol KnipBio Meal herzustellen, ein hochwertiges Futterprotein, das mit Fischmehl vergleichbar ist. Dieses Produkt hat die Sicherheitszulassung der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) erhalten.

Hua Yu (Quelle: SCMP)

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