La croissance démographique mondiale a entraîné une hausse continue de la demande alimentaire, entraînant une hausse de la demande en protéines destinées à l'alimentation animale. La Chine, en particulier, est confrontée à une grave pénurie de sources de protéines.
Bien qu’elle soit depuis de nombreuses années le leader mondial de la production porcine et de l’aquaculture, la Chine reste fortement dépendante du soja importé pour l’alimentation animale, avec des importations annuelles d’environ 100 millions de tonnes et un taux de dépendance supérieur à 80 %.
Il est donc crucial de développer des méthodes permettant de produire rapidement et efficacement des protéines de haute qualité. La solution la plus prometteuse réside dans la biologie synthétique.
Il existe plusieurs voies de synthèse de bioprotéines. La plus simple consiste à transformer des sous-produits des industries agroalimentaires , tels que les eaux de trempage du maïs, les drêches de distillerie et la paille de riz, en protéines à plus forte valeur ajoutée par transformation microbienne.
Cependant, l’approvisionnement et la qualité de ces sous-produits sont instables, ce qui rend la production industrielle difficile.
Des scientifiques chinois ont découvert un moyen peu coûteux de transformer le charbon en protéines destinées à l'alimentation animale. (Photo : Shutterstock)
Une autre approche notable impliquant la fermentation industrielle à l’aide de produits chimiques producteurs d’énergie est l’utilisation du méthanol, qui est dérivé à moindre coût du charbon.
C'est ce que recherchent les scientifiques de l'Institut de biotechnologie industrielle de Tianjin de l'Académie chinoise des sciences (CAS), dirigés par le professeur Wu Xin.
« Le charbon, dont les réserves mondiales s'élèvent à environ 107 000 milliards de tonnes, peut être transformé en méthanol par gazéification. Le méthanol se mélange bien à l'eau, est plus efficace en fermentation que le gaz et ne nécessite aucun équipement de fermentation spécialisé », a écrit le professeur Wu dans un article publié dans le China Science Bulletin.
Son équipe a désormais développé une technologie permettant de produire des protéines moins coûteuse que la biosynthèse traditionnelle. Les résultats ont été publiés dans la revue internationale à comité de lecture Biotechnology for Biofuels and Bioproducts le 17 novembre 2023.
« Les recherches sur la synthèse de protéines cellulaires à partir du méthanol ont débuté dans les années 1980, principalement axées sur la sélection des souches et l'optimisation des procédés. Cependant, en raison de leurs coûts élevés, les protéines synthétisées à partir du méthanol ne peuvent concurrencer les protéines de soja et n'ont pas été produites à grande échelle », explique le professeur Wu dans l'article.
Pour résoudre ce problème, son équipe a collecté plus de 20 000 échantillons de levure provenant de vignobles, de forêts et de zones humides à travers la Chine. À partir de ces échantillons, ils ont identifié des souches capables d'utiliser efficacement différents sucres et alcools comme sources de carbone, notamment la souche de levure Pichia pastoris.
Ensuite, en inactivant des gènes spécifiques d'une souche sauvage de Pichia pastoris, ils ont créé une levure tolérante au méthanol et considérablement améliorée en termes d'efficacité métabolique. Cette technique a grandement contribué à l'objectif de conversion du méthanol en protéines.
« Les chercheurs ont obtenu un poids cellulaire sec et une teneur en protéines brutes de 120 g/litre et 67,2 % respectivement avec leur Pichia pastoris modifié. Le rendement de conversion du méthanol en protéines a atteint 92 % de la valeur théorique », indique le rapport du CAS.
Le taux de conversion élevé rend cette méthode de production de protéines très attractive sur le plan économique.
« Cette méthode ne nécessite pas de terres arables, n'est pas affectée par les saisons ni par le climat, et est mille fois plus efficace que les méthodes de fermentation traditionnelles. De plus, la teneur en protéines des micro-organismes varie de 40 à 85 %, ce qui est nettement supérieur à celle des plantes naturelles », explique le professeur Wu dans l'article.
Ces protéines sont également riches en acides aminés, vitamines, sels inorganiques, graisses et glucides, ce qui leur permet de remplacer partiellement la farine de poisson, le soja, la viande et le lait écrémé en poudre dans diverses applications.
L'équipe a lancé des projets de recherche à l'échelle industrielle, produisant des milliers de tonnes de protéines de méthanol pour l'alimentation animale. Le partenaire précis n'a pas été divulgué.
Les protéines microbiennes sont très nutritives et exemptes des allergènes présents dans les protéines de soja, ce qui en fait une excellente source de protéines. Cependant, il n'existe que peu de produits sur le marché aujourd'hui.
L'entreprise américaine KnipBio a utilisé des souches génétiquement modifiées pour produire KnipBio Meal, une protéine alimentaire de haute qualité comparable à la farine de poisson, à partir de méthanol. Ce produit a reçu l'approbation de sécurité de la Food and Drug Administration (FDA) américaine.
Hua Yu (Source : SCMP)
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