Stale rosnąca liczba ludności na świecie doprowadziła do stałego wzrostu popytu na żywność, co z kolei przekłada się na wzrost zapotrzebowania na białko w paszach dla zwierząt. Chiny w szczególności borykają się z poważnym niedoborem białka.
Mimo że Chiny od wielu lat są światowym liderem w produkcji wieprzowiny i akwakulturze, nadal są w dużym stopniu uzależnione od importowanej soi wykorzystywanej jako pasza dla zwierząt. Roczny import wynosi około 100 milionów ton, a wskaźnik uzależnienia przekracza 80%.
Dlatego kluczowe jest opracowanie metod szybkiej i wydajnej produkcji wysokiej jakości białek. Najbardziej obiecującym rozwiązaniem jest biotechnologia syntetyczna.
Istnieje kilka sposobów syntezy białek biologicznych. Najprostszy polega na przekształceniu produktów ubocznych przemysłu spożywczego i rolniczego , takich jak likier kukurydziany, destylaty zbożowe i słoma, w produkty białkowe o wyższej wartości poprzez transformację mikrobiologiczną.
Jednak dostępność i jakość tych produktów ubocznych są nierównomierne, co utrudnia produkcję przemysłową.
Chińscy naukowcy odkryli tanią metodę przetwarzania węgla w białko, które można wykorzystać w paszach dla zwierząt. (Zdjęcie: Shutterstock)
Innym godnym uwagi podejściem są przemysłowe procesy fermentacji wykorzystujące substancje chemiczne do wytwarzania energii przy użyciu metanolu, taniej substancji uzyskiwanej z węgla.
Właśnie nad tym pracują naukowcy z Instytutu Biotechnologii Przemysłowej w Tianjinie, działającego przy Chińskiej Akademii Nauk (CAS), pod kierownictwem profesora Wu Xina.
„Węgiel, którego globalne zasoby wynoszą około 107 bilionów ton, można przetworzyć na metanol poprzez zgazowanie węgla. Metanol dobrze miesza się z wodą, zapewniając wysoką wydajność fermentacji w porównaniu z gazem i eliminując potrzebę stosowania specjalistycznego sprzętu do fermentacji” – napisał profesor Wu w artykule opublikowanym w China Science Bulletin.
Jego zespół opracował technologię produkcji białek przy niższych kosztach niż tradycyjna biosynteza białek. Odkrycia te zostały opublikowane w recenzowanym czasopiśmie międzynarodowym „Biotechnology for Biofuels and Bioproducts” 17 listopada 2023 roku.
„Badania nad syntezą białek komórkowych z metanolu rozpoczęły się w latach 80. XX wieku, koncentrując się przede wszystkim na selekcji szczepów i optymalizacji procesu produkcyjnego. Jednak ze względu na wysokie koszty, produkty białkowe syntetyzowane z metanolu nie mogą konkurować z białkami sojowymi i nie są produkowane na dużą skalę” – wyjaśnia profesor Wu w artykule.
Aby rozwiązać ten problem, jego zespół zebrał ponad 20 000 próbek drożdży z winnic, lasów i bagien w całych Chinach. Na podstawie tych próbek zidentyfikowali szczepy zdolne do efektywnego wykorzystywania różnych cukrów i alkoholi jako źródeł węgla, w tym szczep drożdży Pichia pastoris.
Następnie, usuwając specyficzne geny z dzikiego szczepu Pichia pastoris, stworzyli szczep drożdży z tolerancją na metanol i znacząco zwiększoną wydajnością metaboliczną. Ta technika znacznie posunęła naprzód cel, jakim jest przekształcanie metanolu w białko.
„Dzięki zmodyfikowanej Pichia pastoris badacze osiągnęli suchą masę komórkową i zawartość białka surowego odpowiednio na poziomie 120 g/litr i 67,2%. Wydajność konwersji metanolu do białka osiągnęła 92% wartości teoretycznej” – czytamy w raporcie na stronie internetowej CAS.
Wysoki wskaźnik konwersji sprawia, że ta metoda produkcji białka jest bardzo atrakcyjna z ekonomicznego punktu widzenia.
Profesor Wu stwierdził w artykule: „Nie wymaga gruntów ornych, nie jest podatny na zmiany pór roku ani klimatu i jest tysiące razy wydajniejszy niż tradycyjne metody fermentacji. Co więcej, zawartość białka w mikroorganizmach waha się od 40 do 85%, znacznie więcej niż w naturalnych roślinach”.
Białko to zawiera również pełną gamę aminokwasów, witamin, soli nieorganicznych, tłuszczów i węglowodanów, dzięki czemu może częściowo zastąpić mączkę rybną, soję, mięso i odtłuszczone mleko w proszku w wielu zastosowaniach.
Zespół badawczy rozpoczął badania na skalę przemysłową, produkując tysiące ton metanolu jako białka paszowego. Konkretny partner nie został ujawniony.
Białka mikrobiologiczne są wysoce odżywcze i wolne od alergenów obecnych w białkach sojowych, co czyni je doskonałym źródłem białka. Jednak obecnie na rynku dostępna jest tylko ograniczona liczba produktów.
Amerykańska firma KnipBio wykorzystała genetycznie modyfikowane szczepy do produkcji metanolu KnipBio Meal, wysokiej jakości białka paszowego porównywalnego z mączką rybną. Produkt uzyskał aprobatę bezpieczeństwa Amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA).
Hua Yu (Źródło: SCMP)
Źródło
Komentarz (0)