La croissance démographique mondiale a entraîné une augmentation de la demande alimentaire, et par conséquent, une demande croissante de protéines destinées à l'alimentation animale. La Chine, en particulier, est confrontée à une grave pénurie de sources de protéines.
Bien que la Chine soit depuis de nombreuses années un leader mondial dans la production porcine et l'aquaculture, elle reste fortement dépendante des importations de soja pour l'alimentation animale, avec des importations annuelles d'environ 100 millions de tonnes et un taux de dépendance dépassant les 80 %.
Par conséquent, la mise au point de méthodes permettant de produire rapidement et efficacement des protéines de haute qualité revêt une importance capitale. La biologie synthétique représente la solution la plus prometteuse.
Il existe plusieurs voies de synthèse des bioprotéines. La plus simple consiste à convertir des sous-produits des industries agroalimentaires , tels que les eaux de trempage du maïs, les drêches de distillerie et la paille de riz, en produits protéiques 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 mis au point une méthode peu coûteuse pour 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 du charbon à bas coût.
C’est ce sur quoi travaillent des 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 billions de tonnes, peut être transformé en méthanol par gazéification. Le méthanol se mélange bien à l'eau, est plus efficace que le gaz en fermentation et ne nécessite pas d'équipement de fermentation spécialisé », a écrit le professeur Wu dans un article publié dans le China Science Bulletin.
Son équipe a mis au point une technologie de production de protéines moins coûteuse que la biosynthèse protéique traditionnelle. Ces résultats ont été publiés le 17 novembre 2023 dans la revue internationale à comité de lecture Biotechnology for Biofuels and Bioproducts.
« Les recherches sur la synthèse de protéines cellulaires à partir de méthanol ont débuté dans les années 1980 et se sont principalement concentrées sur la sélection des souches et l’optimisation du procédé. Cependant, en raison de leur coût élevé, les protéines synthétisées à partir de 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 levures 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.
En inactivant certains gènes d'une souche sauvage de Pichia pastoris, ils ont ensuite créé une levure tolérante au méthanol et présentant une efficacité métabolique nettement améliorée. Cette technique a permis de progresser considérablement vers l'objectif de conversion du méthanol en protéines.
« Grâce à leur souche modifiée de Pichia pastoris, les chercheurs ont obtenu un poids sec cellulaire de 120 g/L et une teneur en protéines brutes de 67,2 %. L’efficacité de conversion du méthanol en protéines a atteint 92 % de la valeur théorique », indique le rapport de l’Académie chinoise des sciences.
Le taux de conversion élevé rend cette méthode de production de protéines très intéressante sur le plan économique.
« Cette méthode ne nécessite pas de terres arables, n’est pas affectée par les saisons ni le climat, et est des milliers de 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 », a déclaré le professeur Wu dans l’article.
Ces protéines sont également riches en acides aminés, vitamines, sels minéraux, 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 de recherche a entamé des essais à l'échelle industrielle, produisant des milliers de tonnes de protéines de méthanol pour l'élevage. Le nom du partenaire 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 actuellement que quelques produits de ce type sur le marché.
L'entreprise américaine KnipBio utilise des souches génétiquement modifiées pour produire, à partir de méthanol, la farine KnipBio, une protéine de haute qualité pour l'alimentation animale comparable à la farine de poisson. Ce produit a reçu l'approbation de sécurité de la Food and Drug Administration (FDA) américaine.
Hua Yu (Source : SCMP)
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