El crecimiento constante de la población mundial ha provocado un aumento constante de la demanda de alimentos, lo que se traduce en un aumento correspondiente de la necesidad de proteínas en la alimentación animal. China, en particular, se enfrenta a una grave escasez de proteínas.
A pesar de ser un líder mundial en la producción de carne de cerdo y la acuicultura durante muchos años, China sigue dependiendo en gran medida de la soja importada para la alimentación animal, con importaciones anuales de alrededor de 100 millones de toneladas y una tasa de dependencia superior al 80%.
Por lo tanto, es crucial desarrollar métodos para producir proteínas de alta calidad de forma rápida y eficiente. Y la solución más prometedora reside en la biotecnología sintética.
Existen varias vías para sintetizar proteínas biológicas. La más sencilla consiste en convertir subproductos de las industrias alimentaria y agrícola , como el licor de maíz, los granos destilados y la paja, en productos proteicos de mayor valor mediante la transformación microbiana.
Sin embargo, el suministro y la calidad de estos subproductos son inconsistentes, lo que dificulta la producción industrial.
Científicos chinos han descubierto un método económico para convertir carbón en proteína para su uso en la alimentación animal. (Imagen: Shutterstock)
Otro enfoque notable implica procesos de fermentación industrial que utilizan productos químicos para generar energía, empleando metanol, una sustancia derivada a bajo costo del carbón.
Esto es lo que están investigando los científicos del Instituto de Biotecnología Industrial de Tianjin, dependiente de la Academia de Ciencias de China (CAS), dirigidos por el profesor Wu Xin.
El carbón, con reservas globales de aproximadamente 107 billones de toneladas, puede convertirse en metanol mediante la gasificación. El metanol se mezcla bien con el agua, lo que ofrece una alta eficiencia de fermentación en comparación con el gas y elimina la necesidad de equipos de fermentación especializados, escribió el profesor Wu en un artículo publicado en el Boletín Científico de China.
Su equipo ha desarrollado una tecnología para producir proteínas a un coste menor que la biosíntesis tradicional. Estos hallazgos se publicaron en la revista internacional Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, con revisión por pares, el 17 de noviembre de 2023.
La investigación sobre la síntesis de proteínas celulares a partir de metanol comenzó en la década de 1980, centrándose principalmente en la selección de cepas y la optimización del proceso de producción. Sin embargo, debido a los altos costos, los productos proteicos sintetizados con metanol no pueden competir con las proteínas de soja y no se han producido a gran escala, explicó el profesor Wu en el artículo.
Para resolver el problema, su equipo recolectó más de 20.000 muestras de levadura de viñedos, bosques y pantanos de toda China. A partir de estas muestras, identificaron cepas capaces de utilizar eficientemente diferentes azúcares y alcoholes como fuentes de carbono, incluyendo la cepa de levadura Pichia pastoris.
Posteriormente, al eliminar genes específicos de la cepa silvestre de Pichia pastoris, crearon una cepa de levadura con tolerancia al metanol y una eficiencia metabólica significativamente mejorada. Esta técnica ha avanzado considerablemente en el objetivo de convertir el metanol en proteína.
Los investigadores lograron un peso celular seco y un contenido de proteína cruda de 120 g/litro y 67,2 %, respectivamente, con su Pichia pastoris modificada. Además, la eficiencia de conversión de metanol a proteína alcanzó el 92 % del valor teórico, según el informe publicado en el sitio web de CAS.
La alta tasa de conversión hace que este método de producción de proteínas sea muy atractivo desde un punto de vista económico.
El profesor Wu afirmó en el artículo: «No requiere tierra cultivable, no se ve afectado por las estaciones ni el clima, y es miles de veces más eficiente que los métodos de fermentación tradicionales. Además, el contenido proteico de los microorganismos oscila entre el 40 % y el 85 %, significativamente superior al de las plantas naturales».
Esta proteína también contiene una gama completa de aminoácidos, vitaminas, sales inorgánicas, grasas y carbohidratos, lo que le permite reemplazar parcialmente la harina de pescado, la soja, la carne y la leche descremada en polvo en una variedad de aplicaciones.
El equipo de investigación ha iniciado proyectos de investigación a escala industrial, produciendo miles de toneladas de proteína de metanol para alimentación animal. No se ha revelado el socio específico.
Las proteínas microbianas son altamente nutritivas y no contienen los alérgenos presentes en las proteínas de soya, lo que las convierte en una excelente fuente de proteínas. Sin embargo, actualmente solo hay una cantidad limitada de productos disponibles en el mercado.
La empresa estadounidense KnipBio utilizó cepas modificadas genéticamente para producir KnipBio Meal, una proteína alimentaria de alta calidad comparable a la harina de pescado, a partir de metanol. El producto recibió la aprobación de seguridad de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA).
Hua Yu (Fuente: SCMP)
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