China 'mengubah' arang batu kepada protein

Populasi global yang semakin meningkat telah membawa kepada permintaan yang semakin meningkat untuk makanan, yang telah membawa kepada peningkatan permintaan untuk protein untuk digunakan dalam makanan haiwan. China, khususnya, menghadapi kekurangan sumber protein yang serius.

Walaupun menjadi peneraju dunia dalam pengeluaran babi dan akuakultur selama bertahun-tahun, China masih sangat bergantung kepada kacang soya yang diimport untuk makanan haiwan, dengan import tahunan sekitar 100 juta tan dan nisbah pergantungan melebihi 80%.

Oleh itu, membangunkan kaedah untuk menghasilkan protein berkualiti tinggi dengan cepat dan cekap adalah sangat penting. Dan penyelesaian yang paling menjanjikan terletak pada biologi sintetik.

Terdapat beberapa laluan untuk sintesis bio-protein. Yang paling mudah ialah menukar produk sampingan daripada industri makanan dan pertanian , seperti minuman keras jagung, bijirin penyuling, dan jerami padi, kepada produk protein bernilai lebih tinggi melalui transformasi mikrob.

Walau bagaimanapun, bekalan dan kualiti produk sampingan ini tidak stabil, menyebabkan pengeluaran perindustrian sukar.

Para saintis China telah menemui cara kos rendah untuk menukar arang batu kepada protein untuk digunakan sebagai makanan haiwan. (Foto: Shutterstock)

Satu lagi pendekatan ketara yang melibatkan penapaian industri menggunakan bahan kimia penghasil tenaga ialah penggunaan metanol, yang diperoleh dengan murah daripada arang batu.

Inilah yang dikaji oleh saintis dari Institut Bioteknologi Perindustrian Tianjin Akademi Sains China (CAS), yang diketuai oleh Profesor Wu Xin.

"Arang batu, dengan rizab global kira-kira 107 trilion tan, boleh ditukar menjadi metanol melalui pengegasan arang batu. Metanol bercampur baik dengan air, lebih cekap dalam penapaian daripada gas, dan tidak memerlukan peralatan penapaian khusus," tulis Profesor Wu dalam artikel yang diterbitkan dalam Buletin Sains China.

Pasukannya kini telah membangunkan teknologi untuk menghasilkan protein yang lebih murah daripada biosintesis protein tradisional. Penemuan itu diterbitkan dalam jurnal antarabangsa yang dikaji semula oleh rakan sebaya Biotechnology for Biofuels and Bioproducts pada 17 November 2023.

"Penyelidikan mengenai sintesis protein sel daripada metanol bermula pada tahun 1980-an, memfokuskan terutamanya pada pemilihan terikan dan pengoptimuman proses. Walau bagaimanapun, disebabkan kos yang tinggi, produk protein yang disintesis metanol tidak dapat bersaing dengan protein kacang soya dan belum dihasilkan secara besar-besaran, " Profesor Wu memperkenalkan dalam artikel itu.

Untuk menangani masalah itu, pasukannya mengumpul lebih daripada 20,000 sampel yis dari ladang anggur, hutan dan tanah lembap di seluruh China. Daripada sampel tersebut, mereka mengenal pasti strain yang mampu menggunakan gula dan alkohol yang berbeza dengan cekap sebagai sumber karbon, termasuk strain yis Pichia pastoris.

Kemudian, dengan menyingkirkan gen tertentu dalam strain liar Pichia pastoris, mereka mencipta yis dengan toleransi metanol dan meningkatkan kecekapan metabolik dengan ketara. Teknik ini sangat memajukan matlamat untuk menukar metanol kepada protein.

"Para penyelidik mencapai berat sel kering dan kandungan protein kasar masing-masing 120g/L dan 67.2%, dengan Pichia pastoris yang diubah suai. Dan kecekapan penukaran metanol-ke-protein mencapai 92% daripada nilai teori," kata laporan CAS.

Kadar penukaran yang tinggi menjadikan kaedah pengeluaran protein ini sangat menarik dari segi ekonomi.

"Ia tidak memerlukan tanah pertanian, tidak dipengaruhi oleh musim dan iklim, dan beribu-ribu kali lebih cekap daripada kaedah penapaian tradisional. Selain itu, kandungan protein mikroorganisma berkisar antara 40 hingga 85 peratus, yang jauh lebih tinggi daripada tumbuhan semula jadi, "kata Profesor Wu dalam kertas itu.

Protein ini juga kaya dengan asid amino, vitamin, garam tak organik, lemak dan karbohidrat, membolehkan mereka menggantikan sebahagian tepung ikan, kacang soya, daging dan susu tepung dalam pelbagai aplikasi.

Pasukan penyelidik telah memulakan penyebaran penyelidikan berskala industri, menghasilkan beribu-ribu tan protein metanol untuk ternakan. Rakan kongsi tertentu tidak didedahkan.

Protein mikrob sangat berkhasiat dan bebas daripada alergen yang terdapat dalam protein soya, menjadikannya sumber protein yang sangat baik. Walau bagaimanapun, hanya terdapat beberapa produk di pasaran hari ini.

Syarikat AS KnipBio telah menggunakan strain yang diubah suai secara genetik untuk menghasilkan KnipBio Meal, protein suapan berkualiti tinggi yang setanding dengan tepung ikan, daripada metanol. Produk ini telah mendapat kelulusan keselamatan daripada Pentadbiran Makanan dan Ubat AS (FDA).

Komen (0)