El crecimiento de la población mundial ha generado una mayor demanda de alimentos, lo que a su vez ha derivado en una creciente demanda de proteínas para la alimentación animal. China, en particular, se enfrenta a una grave escasez de fuentes proteicas.
A pesar de ser líder mundial en producción porcina y 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 un índice de dependencia superior al 80%.
Por lo tanto, desarrollar métodos para producir proteínas de alta calidad de forma rápida y eficiente es de suma importancia. Y la solución más prometedora reside en la biología sintética.
Existen varias rutas para la síntesis de bioproteínas. La más sencilla consiste en convertir subproductos de las industrias alimentaria y agrícola , como el licor de maceración de maíz, los granos de destilería y la paja de arroz, en productos proteicos de mayor valor mediante transformación microbiana.
Sin embargo, el suministro y la calidad de estos subproductos son inestables, lo que dificulta la producción industrial.
Científicos chinos han encontrado una forma económica de convertir el carbón en proteína para su uso como alimento para animales. (Foto: Shutterstock)
Otro enfoque destacable que implica la fermentación industrial utilizando productos químicos productores de energía es el uso de metanol, que se obtiene a bajo costo del carbón.
Esto es lo que investigan los científicos del Instituto de Biotecnología Industrial de Tianjin de la Academia China de Ciencias (CAS), dirigidos por el profesor Wu Xin.
“El carbón, con reservas mundiales de aproximadamente 107 billones de toneladas, puede convertirse en metanol mediante la gasificación del carbón. El metanol se mezcla bien con agua, es más eficiente en la fermentación que el gas y no requiere equipos de fermentación especializados”, escribió el profesor Wu en un artículo publicado en el Boletín de Ciencia de China.
Su equipo ha desarrollado una tecnología para producir proteínas más económica que la biosíntesis tradicional. Los resultados se publicaron el 17 de noviembre de 2023 en la revista internacional revisada por pares Biotechnology for Biofuels and Bioproducts.
“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. Sin embargo, debido a los altos costos, los productos proteicos sintetizados con metanol no pueden competir con la proteína de soja y no se han producido a gran escala”, explicó el profesor Wu en el artículo.
Para abordar el problema, su equipo recolectó más de 20.000 muestras de levadura de viñedos, bosques y humedales de toda China. A partir de esas muestras, identificaron cepas capaces de utilizar eficientemente diferentes azúcares y alcoholes como fuentes de carbono, incluida la cepa de levadura Pichia pastoris.
Posteriormente, mediante la inactivación de genes específicos en una cepa silvestre de Pichia pastoris, crearon una levadura con tolerancia al metanol y una eficiencia metabólica significativamente mayor. Esta técnica representó un gran avance hacia el objetivo de convertir el metanol en proteína.
“Los investigadores lograron un peso celular seco y un contenido de proteína bruta de 120 g/L y 67,2 %, respectivamente, con su Pichia pastoris modificada. Y la eficiencia de conversión de metanol a proteína alcanzó el 92 % del valor teórico”, señala el informe de la CAS.
La alta tasa de conversión hace que este método de producción de proteínas sea muy atractivo desde el punto de vista económico.
“No requiere tierras cultivables, 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 por ciento, lo que es significativamente superior al de las plantas naturales”, afirmó el profesor Wu en el artículo.
Estas proteínas también son ricas en aminoácidos, vitaminas, sales inorgánicas, grasas y carbohidratos, lo que les permite sustituir parcialmente la harina de pescado, la soja, la carne y la leche desnatada en polvo en diversas aplicaciones.
El equipo de investigación ha comenzado la implementación de investigaciones a escala industrial, produciendo miles de toneladas de proteína de metanol para la alimentación del ganado. No se reveló el nombre del socio específico.
Las proteínas microbianas son altamente nutritivas y carecen de los alérgenos presentes en las proteínas de soja, lo que las convierte en una excelente fuente de proteínas. Sin embargo, actualmente existen pocos productos de este tipo en el mercado.
La empresa estadounidense KnipBio ha utilizado cepas genéticamente modificadas para producir KnipBio Meal, una proteína para piensos de alta calidad comparable a la harina de pescado, a partir de metanol. Este producto ha recibido la aprobación de seguridad de la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA).
Hua Yu (Fuente: SCMP)
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