Pertumbuhan populasi global yang terus meningkat telah menyebabkan peningkatan permintaan pangan secara konstan, yang mengakibatkan peningkatan kebutuhan protein dalam pakan ternak. China, khususnya, menghadapi kekurangan protein yang parah.
Meskipun telah menjadi pemimpin dunia dalam produksi daging babi dan budidaya perikanan selama bertahun-tahun, Tiongkok tetap sangat bergantung pada impor kedelai untuk pakan ternak, dengan impor tahunan sekitar 100 juta ton dan tingkat ketergantungan melebihi 80%.
Oleh karena itu, mengembangkan metode untuk memproduksi protein berkualitas tinggi dengan cepat dan efisien sangatlah penting. Dan solusi yang paling menjanjikan terletak pada bioteknologi sintetik.
Terdapat beberapa jalur untuk mensintesis protein biologis. Cara paling sederhana adalah dengan mengubah produk sampingan dari industri makanan dan pertanian , seperti cairan jagung, biji-bijian hasil penyulingan, dan jerami, menjadi produk protein bernilai lebih tinggi melalui transformasi mikroba.
Namun, pasokan dan kualitas produk sampingan ini tidak konsisten, sehingga menyulitkan produksi industri.
Para ilmuwan Tiongkok telah menemukan metode berbiaya rendah untuk mengubah batu bara menjadi protein yang dapat digunakan dalam pakan ternak. (Gambar: Shutterstock)
Pendekatan penting lainnya melibatkan proses fermentasi industri yang menggunakan bahan kimia untuk menghasilkan energi, dengan memanfaatkan metanol, zat yang diperoleh dengan murah dari batu bara.
Inilah yang sedang diteliti oleh para ilmuwan dari Institut Bioteknologi Industri Tianjin di bawah naungan Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (CAS), yang dipimpin oleh Profesor Wu Xin.
“Batubara, dengan cadangan global sekitar 107 triliun ton, dapat diubah menjadi metanol melalui gasifikasi batubara. Metanol bercampur dengan baik dengan air, menawarkan efisiensi tinggi dalam fermentasi dibandingkan dengan gas dan menghilangkan kebutuhan akan peralatan fermentasi khusus,” tulis Profesor Wu dalam sebuah artikel yang diterbitkan di China Science Bulletin.
Timnya kini telah mengembangkan teknologi untuk memproduksi protein dengan biaya lebih rendah daripada biosintesis protein tradisional. Temuan ini dipublikasikan dalam jurnal internasional Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, yang telah melalui proses peninjauan sejawat pada tanggal 17 November 2023.
“Penelitian tentang sintesis protein seluler dari metanol dimulai pada tahun 1980-an, yang terutama berfokus pada pemilihan strain dan optimalisasi proses produksi. Namun, karena biaya yang tinggi, produk protein yang disintesis dengan metanol tidak dapat bersaing dengan protein kedelai dan belum diproduksi dalam skala besar,” Profesor Wu menjelaskan dalam makalah tersebut.
Untuk memecahkan masalah tersebut, timnya mengumpulkan lebih dari 20.000 sampel ragi dari kebun anggur, hutan, dan rawa-rawa di seluruh Tiongkok. Dari sampel-sampel tersebut, mereka mengidentifikasi strain yang mampu memanfaatkan berbagai gula dan alkohol secara efisien sebagai sumber karbon, termasuk strain ragi Pichia pastoris.
Selanjutnya, dengan menghilangkan gen-gen tertentu pada strain Pichia pastoris tipe liar, mereka menciptakan strain ragi yang toleran terhadap metanol dan memiliki efisiensi metabolisme yang jauh lebih baik. Teknik ini telah sangat memajukan tujuan mengubah metanol menjadi protein.
“Para peneliti mencapai berat sel kering dan kandungan protein kasar masing-masing sebesar 120 g/liter dan 67,2% dengan Pichia pastoris yang telah dimodifikasi. Dan efisiensi konversi metanol menjadi protein mencapai 92% dari nilai teoritis,” demikian pernyataan dalam laporan di situs web CAS.
Tingkat konversi yang tinggi membuat metode produksi protein ini sangat menarik dari sudut pandang ekonomi.
Profesor Wu menyatakan dalam makalah tersebut: “Metode ini tidak memerlukan lahan pertanian, tidak terpengaruh oleh musim dan iklim, dan ribuan kali lebih efisien daripada metode fermentasi tradisional. Selain itu, kandungan protein dalam mikroorganisme berkisar antara 40 hingga 85%, jauh lebih tinggi daripada tanaman alami.”
Protein ini juga mengandung berbagai macam asam amino, vitamin, garam anorganik, lemak, dan karbohidrat, sehingga dapat menggantikan sebagian tepung ikan, kedelai, daging, dan susu bubuk skim dalam berbagai aplikasi.
Tim peneliti telah memulai penerapan penelitian skala industri, memproduksi ribuan ton protein metanol untuk pakan ternak. Mitra spesifiknya belum diungkapkan.
Protein mikroba sangat bergizi dan bebas alergen yang ditemukan dalam protein kedelai, menjadikannya sumber protein yang sangat baik. Namun, saat ini hanya sejumlah produk terbatas yang tersedia di pasaran.
Perusahaan Amerika KnipBio menggunakan strain hasil rekayasa genetika untuk memproduksi KnipBio Meal, protein pakan berkualitas tinggi yang setara dengan tepung ikan, dari metanol. Produk ini menerima persetujuan keamanan dari Badan Pengawas Obat dan Makanan AS (FDA).
Hua Yu (Sumber: SCMP)
Sumber
Komentar (0)