Η Κίνα «μετατρέπει» τον άνθρακα σε πρωτεΐνη

Ο αυξανόμενος παγκόσμιος πληθυσμός έχει οδηγήσει σε αυξανόμενη ζήτηση για τρόφιμα, η οποία έχει οδηγήσει σε αυξανόμενη ζήτηση για πρωτεΐνες για χρήση σε ζωοτροφές. Η Κίνα, ειδικότερα, αντιμετωπίζει σοβαρή έλλειψη πηγών πρωτεΐνης.

Παρά το γεγονός ότι κατέχει παγκόσμιο ηγέτη στην παραγωγή χοιρινού κρέατος και την υδατοκαλλιέργεια εδώ και πολλά χρόνια, η Κίνα εξακολουθεί να εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις εισαγόμενες σπόρους σόγιας για ζωοτροφές, με ετήσιες εισαγωγές περίπου 100 εκατομμυρίων τόνων και ποσοστό εξάρτησης που υπερβαίνει το 80%.

Συνεπώς, η ανάπτυξη μεθόδων για την ταχεία και αποτελεσματική παραγωγή πρωτεϊνών υψηλής ποιότητας είναι εξαιρετικά σημαντική. Και η πιο πολλά υποσχόμενη λύση βρίσκεται στη συνθετική βιολογία.

Υπάρχουν αρκετές οδοί για τη σύνθεση βιοπρωτεϊνών. Η απλούστερη είναι η μετατροπή των υποπροϊόντων από τις βιομηχανίες τροφίμων και γεωργίας , όπως το υγρό απόσταξης καλαμποκιού, τα σιτηρά των αποστακτηρίων και το άχυρο ρυζιού, σε πρωτεϊνικά προϊόντα υψηλότερης αξίας μέσω μικροβιακού μετασχηματισμού.

Ωστόσο, η προσφορά και η ποιότητα αυτών των υποπροϊόντων είναι ασταθείς, γεγονός που δυσχεραίνει τη βιομηχανική παραγωγή.

Κινέζοι επιστήμονες ανακάλυψαν έναν οικονομικό τρόπο για να μετατρέψουν τον άνθρακα σε πρωτεΐνη για χρήση ως ζωοτροφή. (Φωτογραφία: Shutterstock)

Μια άλλη αξιοσημείωτη προσέγγιση που περιλαμβάνει βιομηχανική ζύμωση με χρήση χημικών ουσιών που παράγουν ενέργεια είναι η χρήση μεθανόλης, η οποία προέρχεται φθηνά από τον άνθρακα.

Αυτό ερευνούν επιστήμονες από το Ινστιτούτο Βιομηχανικής Βιοτεχνολογίας Tianjin της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών (CAS), με επικεφαλής τον καθηγητή Wu Xin.

«Ο άνθρακας, με παγκόσμια αποθέματα περίπου 107 τρισεκατομμυρίων τόνων, μπορεί να μετατραπεί σε μεθανόλη μέσω αεριοποίησης άνθρακα. Η μεθανόλη αναμειγνύεται καλά με το νερό, είναι πιο αποτελεσματική στη ζύμωση από το αέριο και δεν απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό ζύμωσης», έγραψε ο καθηγητής Wu σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο China Science Bulletin.

Η ομάδα του έχει πλέον αναπτύξει μια τεχνολογία για την παραγωγή πρωτεϊνών που είναι φθηνότερη από την παραδοσιακή βιοσύνθεση πρωτεϊνών. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο διεθνές περιοδικό Biotechnology for Biofuels and Bioproducts με κριτές στις 17 Νοεμβρίου 2023.

«Η έρευνα για τη σύνθεση κυτταρικών πρωτεϊνών από μεθανόλη ξεκίνησε τη δεκαετία του 1980, εστιάζοντας κυρίως στην επιλογή στελεχών και στη βελτιστοποίηση της διαδικασίας. Ωστόσο, λόγω του υψηλού κόστους, τα πρωτεϊνικά προϊόντα που συντίθενται από μεθανόλη δεν μπορούν να ανταγωνιστούν την πρωτεΐνη σόγιας και δεν έχουν παραχθεί σε μεγάλη κλίμακα», παρουσίασε ο καθηγητής Wu στο άρθρο.

Για να αντιμετωπίσει το πρόβλημα, η ομάδα του συνέλεξε περισσότερα από 20.000 δείγματα ζύμης από αμπελώνες, δάση και υγροτόπους σε όλη την Κίνα. Από αυτά τα δείγματα, εντόπισαν στελέχη που ήταν σε θέση να χρησιμοποιούν αποτελεσματικά διαφορετικά σάκχαρα και αλκοόλες ως πηγές άνθρακα, συμπεριλαμβανομένου του στελέχους ζύμης Pichia pastoris.

Στη συνέχεια, εξαλείφοντας συγκεκριμένα γονίδια σε ένα άγριο στέλεχος Pichia pastoris, δημιούργησαν μια ζύμη με ανοχή στη μεθανόλη και βελτίωσαν σημαντικά την μεταβολική τους απόδοση. Αυτή η τεχνική προώθησε σημαντικά τον στόχο της μετατροπής της μεθανόλης σε πρωτεΐνη.

«Οι ερευνητές πέτυχαν βάρος ξηρών κυττάρων και περιεκτικότητα σε ακατέργαστη πρωτεΐνη 120g/L και 67,2% αντίστοιχα, με το τροποποιημένο Pichia pastoris. Και η απόδοση μετατροπής μεθανόλης σε πρωτεΐνη έφτασε το 92% της θεωρητικής τιμής», αναφέρει η έκθεση του CAS.

Ο υψηλός ρυθμός μετατροπής καθιστά αυτή τη μέθοδο παραγωγής πρωτεϊνών πολύ οικονομικά ελκυστική.

«Δεν απαιτεί καλλιεργήσιμη γη, δεν επηρεάζεται από τις εποχές και το κλίμα και είναι χιλιάδες φορές πιο αποτελεσματική από τις παραδοσιακές μεθόδους ζύμωσης. Επιπλέον, η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες των μικροοργανισμών κυμαίνεται από 40 έως 85 τοις εκατό, η οποία είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή των φυσικών φυτών», ανέφερε ο καθηγητής Wu στην εργασία.

Αυτές οι πρωτεΐνες είναι επίσης πλούσιες σε αμινοξέα, βιταμίνες, ανόργανα άλατα, λίπη και υδατάνθρακες, επιτρέποντάς τους να αντικαταστήσουν εν μέρει το ιχθυάλευρο, τη σόγια, το κρέας και το άπαχο γάλα σε σκόνη σε μια ποικιλία εφαρμογών.

Η ερευνητική ομάδα έχει ξεκινήσει ερευνητικές εφαρμογές σε βιομηχανική κλίμακα, παράγοντας χιλιάδες τόνους πρωτεΐνης μεθανόλης για ζώα. Ο συγκεκριμένος συνεργάτης δεν αποκαλύφθηκε.

Οι μικροβιακές πρωτεΐνες είναι εξαιρετικά θρεπτικές και απαλλαγμένες από τα αλλεργιογόνα που βρίσκονται στις πρωτεΐνες σόγιας, γεγονός που τις καθιστά εξαιρετική πηγή πρωτεΐνης. Ωστόσο, υπάρχουν μόνο λίγα προϊόντα στην αγορά σήμερα.

Η αμερικανική εταιρεία KnipBio χρησιμοποίησε γενετικά τροποποιημένα στελέχη για να παράγει από μεθανόλη το KnipBio Meal, μια πρωτεΐνη ζωοτροφών υψηλής ποιότητας συγκρίσιμη με το ιχθυάλευρο. Το προϊόν αυτό έχει λάβει έγκριση ασφαλείας από τον Αμερικανικό Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA).

Χούα Γιου (Πηγή: SCMP)

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