世界人口の増加により、食料の需要は常に増加しており、その結果、動物の飼料として使用されるタンパク質の需要も増加しています。特に中国ではタンパク源不足が深刻だ。
中国は養豚生産と養殖で長年世界をリードしてきたにもかかわらず、飼料として大豆の輸入に大きく依存しており、年間輸入量は約100億トン、依存度は80％を超える高い依存度となっている。
したがって、高品質のタンパク質を迅速かつ効率的に生産する方法を開発することが重要です。そして、最も有望な解決策は合成生物学技術にあります。
生物学的タンパク質合成にはいくつかの経路があります。最も簡単な方法は、トウモロコシ酒、蒸留穀物、稲わらなどの食品産業や農業産業からの副産物を、プロセス微生物変換を通じてより価値の高いタンパク質製品に変換することです。
しかし、これらの副産物は供給や品質が不安定であり、工業生産が困難です。
中国の科学者は、石炭を動物の飼料として使用するタンパク質に変える低コストの方法を発見した。 （写真：シャッターストック）
もう 1 つの注目すべきアプローチには、石炭から安価に得られるメタノールを使用して、エネルギーを生成する化学薬品による工業的発酵が含まれます。
これは、中国科学院（CAS）の天津産業生物工学研究所（呉欣教授率いる）の科学者らが研究しているものである。
「世界の埋蔵量は約 107.000 兆トンである石炭は、石炭ガス化によってメタノールに変換できます。メタノールは水とよく混ざり、ガスに比べて発酵効率が高く、特殊な発酵装置を使用する必要がありません。」, 呉教授は中国科学報誌に掲載された論文で次のように述べている。
彼のチームは現在、従来のタンパク質生合成よりも安価にタンパク質を生産する技術を開発しました。これらの研究結果は、17 年 11 月 2023 日に査読付き国際ジャーナル「Biotechnology for Biofuels and Bioproducts」に掲載されました。
「メタノールからの細胞タンパク質の合成に関する研究は 1980 年代に始まり、主に菌株の選択と生産プロセスの最適化に焦点を当てていました。しかし、コストが高いため、メタノールタンパク質融合製品は大豆タンパク質と競合できず、大規模に生産されていません。」, 呉教授が記事で紹介した。
この問題を解決するために、彼のチームは中国全土のブドウ畑、森林、湿地から 20.000 個以上の酵母サンプルを収集しました。これらのサンプルから、酵母菌株ピキア・パストリスなど、さまざまな糖やアルコールを炭素源として効果的に利用できる菌株を特定しました。
次に、野生のピキア パストリス株から特定の遺伝子を除去することにより、メタノール耐性を備え、代謝効率を大幅に向上させた酵母を作成しました。この技術は、メタノールをタンパク質に変換するという目標を大きく前進させました。
「研究者らは、改良したピキア・パストリスを用いて、乾燥細胞重量120g/リットルと粗タンパク質含量67,2%をそれぞれ達成した。そして、メタノールからタンパク質への変換効率は理論値の 92% に達します。」とCASサイトの報道が伝えた。
変換率が高いため、このタンパク質生産方法は経済的に非常に魅力的です。
呉教授は記事の中で次のように述べています。 「耕作可能な土地を必要とせず、季節や気候の影響を受けず、伝統的な発酵方法よりも何千倍も効率的です。さらに、微生物のタンパク質含有量は 40 ～ 85% であり、これは天然の植物よりも大幅に高いです。」
これらのタンパク質には、あらゆる種類のアミノ酸、ビタミン、無機塩、脂肪、炭水化物も含まれており、さまざまな用途で魚粉、大豆、肉、脱脂粉乳の一部を置き換えることができます。
研究チームは産業規模での研究の実施を開始し、家畜用に数千トンのメタノールタンパク質を生産している。具体的なパートナーについては明らかにされていない。
微生物タンパク質は栄養価が高く、大豆タンパク質のようなアレルゲンを含まないため、優れたタンパク質源となります。しかし、現在市場に出回っている製品はごくわずかです。
アメリカの企業KnipBioは、遺伝子組み換え菌株を使用して、魚粉に匹敵する高品質の飼料タンパク質であるKnipBio Mealをメタノールから生産しました。この製品は米国食品医薬品局 (FDA) から安全性の承認を受けています。
ホアヴ(出典: SCMP)
