Ο συνεχώς αυξανόμενος παγκόσμιος πληθυσμός έχει οδηγήσει σε συνεχή αύξηση της ζήτησης τροφίμων, με αποτέλεσμα την αντίστοιχη αύξηση της ανάγκης για πρωτεΐνη στις ζωοτροφές. Η Κίνα, ειδικότερα, αντιμετωπίζει σοβαρή έλλειψη πρωτεΐνης.
Παρά το γεγονός ότι είναι ο παγκόσμιος ηγέτης στην παραγωγή χοιρινού κρέατος και την υδατοκαλλιέργεια εδώ και πολλά χρόνια, η Κίνα εξακολουθεί να εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις εισαγόμενες σόγια 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 ζωτικής σημασίας. Και η πιο πολλά υποσχόμενη λύση βρίσκεται στη συνθετική βιοτεχνολογία.
Υπάρχουν αρκετές οδοί για τη σύνθεση βιολογικών πρωτεϊνών. Η απλούστερη είναι η μετατροπή υποπροϊόντων από τις βιομηχανίες τροφίμων και γεωργίας , όπως το υγρό καλαμποκιού, τα αποσταγμένα δημητριακά και το άχυρο, σε πρωτεϊνικά προϊόντα υψηλότερης αξίας μέσω μικροβιακού μετασχηματισμού.
Ωστόσο, η προσφορά και η ποιότητα αυτών των υποπροϊόντων είναι ασυνεπείς, γεγονός που δυσχεραίνει τη βιομηχανική παραγωγή.
Κινέζοι επιστήμονες ανακάλυψαν μια οικονομική μέθοδο μετατροπής του άνθρακα σε πρωτεΐνη για χρήση σε ζωοτροφές. (Εικόνα: Shutterstock)
Μια άλλη αξιοσημείωτη προσέγγιση περιλαμβάνει βιομηχανικές διαδικασίες ζύμωσης που χρησιμοποιούν χημικές ουσίες για την παραγωγή ενέργειας, χρησιμοποιώντας μεθανόλη, μια φθηνά προερχόμενη από άνθρακα ουσία.
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, προσφέροντας υψηλή απόδοση στη ζύμωση σε σύγκριση με το αέριο και εξαλείφοντας την ανάγκη για 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 με χαμηλότερο κόστος από την παραδοσιακή βιοσύνθεση πρωτεϊνών. Αυτά τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο διεθνές περιοδικό Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, το οποίο αξιολογήθηκε από ομότιμους 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 παραγωγικής διαδικασίας. Ωστόσο, λόγω του υψηλού κόστους, τα πρωτεϊνικά προϊόντα που συντίθενται από μεθανόλη δεν μπορούν να ανταγωνιστούν τις πρωτεΐνες σόγιας και δεν έχουν παραχθεί σε μεγάλη κλίμακα», παρουσίασε ο καθηγητής Wu στην εργασία.
Για να λύσει το πρόβλημα, η ομάδα του συνέλεξε περισσότερα από 20.000 δείγματα ζύμης από αμπελώνες, δάση και βάλτους σε όλη την Κίνα. Από αυτά τα δείγματα, εντόπισαν στελέχη ικανά να χρησιμοποιούν αποτελεσματικά διαφορετικά σάκχαρα και αλκοόλες ως πηγές άνθρακα, συμπεριλαμβανομένου του στελέχους ζύμης Pichia pastoris.
Στη συνέχεια, αφαιρώντας συγκεκριμένα γονίδια από το άγριο στέλεχος Pichia pastoris, δημιούργησαν ένα στέλεχος ζύμης με ανοχή στη μεθανόλη και σημαντικά βελτιωμένη μεταβολική απόδοση. Αυτή η τεχνική έχει προωθήσει σημαντικά τον στόχο της μετατροπής της μεθανόλης σε πρωτεΐνη.
«Οι ερευνητές πέτυχαν βάρος ξηρών κυττάρων και περιεκτικότητα σε ακατέργαστη πρωτεΐνη 120 g/λίτρο 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 στον ιστότοπο του CAS.
Ο υψηλός ρυθμός μετατροπής καθιστά αυτή τη μέθοδο παραγωγής πρωτεϊνών πολύ ελκυστική από οικονομικής άποψης.
Ο καθηγητής Wu δήλωσε στην εργασία: «Δεν απαιτεί καλλιεργήσιμη γη, δεν επηρεάζεται από τις εποχές και το κλίμα και είναι χιλιάδες φορές πιο αποτελεσματικό από τις παραδοσιακές μεθόδους ζύμωσης. Επιπλέον, η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες στους μικροοργανισμούς κυμαίνεται από 40 έως 85%, σημαντικά υψηλότερη από αυτή των φυσικών φυτών».
Αυτή η πρωτεΐνη περιέχει επίσης μια πλήρη γκάμα αμινοξέων, βιταμινών, ανόργανων αλάτων, λιπών και υδατανθράκων, επιτρέποντάς της να αντικαταστήσει 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 ζωοτροφές. Ο συγκεκριμένος συνεργάτης δεν έχει αποκαλυφθεί.
Οι μικροβιακές πρωτεΐνες είναι εξαιρετικά θρεπτικές και απαλλαγμένες από αλλεργιογόνα που βρίσκονται στις πρωτεΐνες σόγιας, γεγονός που τις καθιστά εξαιρετική πηγή πρωτεΐνης. Ωστόσο, μόνο ένας περιορισμένος αριθμός προϊόντων είναι διαθέσιμος στην αγορά αυτήν τη στιγμή.
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 έλαβε έγκριση ασφαλείας από τον Αμερικανικό Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA).
Χούα Γιου (Πηγή: SCMP)
[διαφήμιση_2]
Πηγή
Σχόλιο (0)