China „verwandelt“ Kohle in Protein.

Das stetige Bevölkerungswachstum weltweit führt zu einem kontinuierlichen Anstieg der Nahrungsmittelnachfrage und damit zu einem entsprechenden Anstieg des Bedarfs an Proteinen im Tierfutter. Insbesondere China leidet unter einem akuten Proteinmangel.

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

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

Es gibt verschiedene Wege zur Synthese biologischer Proteine. Der einfachste besteht darin, Nebenprodukte der Lebensmittel- und Agrarindustrie , wie beispielsweise Maislauge, Destillate und Stroh, durch mikrobielle Umwandlung in höherwertige Proteinprodukte umzuwandeln.

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

Chinesische Wissenschaftler haben eine kostengünstige Methode entwickelt, um Kohle in Protein für Tierfutter umzuwandeln. (Bild: Shutterstock)

Ein weiterer bemerkenswerter Ansatz sind industrielle Fermentationsprozesse, bei denen Chemikalien zur Energiegewinnung eingesetzt werden, wobei Methanol, ein billig aus Kohle gewonnener Stoff, verwendet 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 mischt sich gut mit Wasser, was im Vergleich zu Gas eine hohe Effizienz bei der Fermentation ermöglicht und den Bedarf an speziellen Fermentationsanlagen überflüssig macht“, schrieb Professor Wu in einem Artikel, der im China Science Bulletin veröffentlicht wurde.

Sein Team hat nun eine Technologie entwickelt, mit der Proteine ​​kostengünstiger als mittels herkömmlicher Proteinbiosynthese hergestellt werden können. Die Ergebnisse wurden am 17. November 2023 in der internationalen Fachzeitschrift „Biotechnology for Biofuels and Bioproducts“ veröffentlicht und von Fachkollegen begutachtet.

„Die Forschung zur Synthese zellulärer Proteine ​​aus Methanol begann in den 1980er Jahren und konzentrierte sich zunächst auf die Stammselektion und die Optimierung des Produktionsprozesses. Aufgrund der hohen Kosten können methanol-synthetisierte Proteine ​​jedoch nicht mit Sojaproteinen konkurrieren und werden daher nicht in großem Maßstab hergestellt“, erklärte Professor Wu in der Veröffentlichung.

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

Anschließend erzeugten sie durch das Entfernen spezifischer Gene im Wildtyp-Stamm von Pichia pastoris einen Hefestamm mit Methanoltoleranz und deutlich erhöhter Stoffwechseleffizienz. Diese Technik hat das Ziel, Methanol in Protein umzuwandeln, erheblich vorangebracht.

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

Die hohe Umwandlungsrate macht dieses Proteinproduktionsverfahren aus wirtschaftlicher Sicht sehr attraktiv.

Professor Wu erklärte in der Veröffentlichung: „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 % und ist damit deutlich höher als der von natürlichen Pflanzen.“

Dieses Protein enthält außerdem ein vollständiges Spektrum an Aminosäuren, Vitaminen, anorganischen Salzen, Fetten und Kohlenhydraten, wodurch es in einer Vielzahl von Anwendungen Fischmehl, Soja, Fleisch und Magermilchpulver teilweise ersetzen kann.

Das Forschungsteam hat mit der industriellen Durchführung von Forschungsprojekten begonnen und produziert Tausende Tonnen Methanolprotein für Tierfutter. 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 ist derzeit nur eine begrenzte Anzahl von Produkten auf dem Markt erhältlich.

Das amerikanische Unternehmen KnipBio nutzte gentechnisch veränderte Bakterienstämme, um aus Methanol KnipBio Meal herzustellen, ein hochwertiges Futtermittelprotein, das mit Fischmehl vergleichbar ist. Das Produkt erhielt die Sicherheitszulassung der US-amerikanischen Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde (FDA).

Hua Yu (Quelle: SCMP)

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