중국, 석탄을 단백질로 '변환'하다.

세계 인구의 지속적인 증가는 식량 수요의 급증으로 이어졌고, 이에 따라 동물 사료용 단백질 필요량도 증가했습니다. 특히 중국은 심각한 단백질 부족에 직면해 있습니다.

중국은 오랫동안 돼지고기 생산과 양식업에서 세계를 선도해 왔음에도 불구하고, 동물 사료용 콩을 수입에 크게 의존하고 있으며, 연간 약 1억 톤을 수입하고 그 의존도가 80%를 넘습니다.

따라서 고품질 단백질을 빠르고 효율적으로 생산하는 방법을 개발하는 것이 매우 중요합니다. 그리고 가장 유망한 해결책은 합성 생명공학에 있습니다.

생물학적 단백질을 합성하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 가장 간단한 방법은 옥수수주, 증류 곡물, 짚과 같은 식품 및 농업 산업의 부산물을 미생물 변환을 통해 고부가가치 단백질 제품으로 전환하는 것입니다.

하지만 이러한 부산물의 공급과 품질이 일정하지 않아 산업 생산에 어려움이 있다.

중국 과학자들이 석탄을 동물 사료용 단백질로 전환하는 저비용 방법을 개발했습니다. (이미지: Shutterstock)

또 다른 주목할 만한 접근 방식은 석탄에서 저렴하게 얻을 수 있는 메탄올을 이용하여 화학 물질로 에너지를 생산하는 산업 발효 공정입니다.

이것이 바로 중국과학원 산하 톈진산업생명공학연구소의 우신 교수 연구팀이 연구하고 있는 내용입니다.

"전 세계 매장량이 약 107조 톤에 달하는 석탄은 석탄 가스화를 통해 메탄올로 전환될 수 있습니다. 메탄올은 물과 잘 섞이기 때문에 가스에 비해 발효 효율이 높고 특수 발효 장비가 필요하지 않습니다." 라고 우 교수는 중국 과학 게시판에 게재된 논문에서 밝혔습니다.

그의 연구팀은 기존 단백질 생합성 방식보다 저렴한 비용으로 단백질을 생산하는 기술을 개발했습니다. 이러한 연구 결과는 국제 학술지인 '바이오연료 및 바이오제품을 위한 생명공학(Biotechnology for Biofuels and Bioproducts)'에 게재되었으며, 2023년 11월 17일에 동료 심사를 거쳤습니다.

"메탄올을 이용한 세포 단백질 합성 연구는 1980년대에 시작되었으며, 주로 균주 선별과 생산 공정 최적화에 집중되었습니다. 그러나 높은 비용 때문에 메탄올 합성 단백질 제품은 대두 단백질과 경쟁할 수 없었고 대규모 생산에도 이르지 못했습니다."라고 우 교수는 논문에서 소개했습니다.

이 문제를 해결하기 위해 그의 연구팀은 중국 전역의 포도밭, 숲, 늪에서 2만 개 이상의 효모 샘플을 수집했습니다. 이 샘플들을 통해 연구팀은 피치아 파스토리스(Pichia pastoris) 효모를 포함하여 다양한 당류와 알코올을 탄소원으로 효율적으로 이용할 수 있는 균주들을 확인했습니다.

이후 연구팀은 야생형 피치아 파스토리스 균주에서 특정 유전자를 제거하여 메탄올 내성을 갖고 대사 효율이 크게 향상된 효모 균주를 개발했습니다. 이 기술은 메탄올을 단백질로 전환하는 목표 달성에 크게 기여했습니다.

중국과학원 웹사이트에 게재된 보고서에 따르면 , "연구진은 유전자 변형 피치아 파스토리스를 이용해 건조 세포 중량 120g/리터, 조단백질 함량 67.2%를 달성했으며, 메탄올을 단백질로 전환하는 효율은 이론치의 92%에 달했다" 고 밝혔다.

높은 전환율 덕분에 이 단백질 생산 방법은 경제적인 관점에서 매우 매력적입니다.

우 교수는 논문에서 “이 방법은 경작지가 필요하지 않고, 계절과 기후의 영향을 받지 않으며, 전통적인 발효 방식보다 수천 배 더 효율적이다. 더욱이 미생물의 단백질 함량은 40~85%로, 천연 식물보다 훨씬 높다”고 밝혔다.

이 단백질은 또한 모든 종류의 아미노산, 비타민, 무기염, 지방 및 탄수화물을 함유하고 있어 다양한 용도에서 어분, 콩, 육류 및 탈지분유를 부분적으로 대체할 수 있습니다.

연구팀은 산업 규모의 연구를 시작하여 동물 사료용 메탄올 단백질을 수천 톤 생산하고 있습니다. 구체적인 협력사는 공개되지 않았습니다.

미생물 단백질은 영양가가 높고 콩 단백질에서 발견되는 알레르겐이 없어 훌륭한 단백질 공급원입니다. 하지만 현재 시중에 판매되는 제품은 제한적입니다.

미국 기업 크닙바이오(KnipBio)는 유전자 변형 균주를 이용하여 메탄올로부터 어분과 유사한 고품질 사료 단백질인 크닙바이오 밀(KnipBio Meal)을 생산했습니다. 이 제품은 미국 식품의약국(FDA)의 안전성 승인을 받았습니다.

화위 (출처: SCMP)

원천: https://vtc.vn/trung-quoc-bien-than-thanh-protein-ar846193.html