Chiny „przekształcają” węgiel w białko

[reklama_1]

Rosnąca liczba ludności na świecie doprowadziła do wzrostu popytu na żywność, co z kolei przełożyło się na wzrost zapotrzebowania na białko wykorzystywane w paszach dla zwierząt. Chiny w szczególności borykają się z poważnym niedoborem źródeł białka.

Chiny, mimo że od wielu lat są światowym liderem w produkcji trzody chlewnej i akwakulturze, nadal są w dużym stopniu uzależnione od importowanej soi wykorzystywanej do produkcji paszy dla zwierząt. Roczny import wynosi około 100 milionów ton, a wskaźnik zależności przekracza 80%.

Dlatego opracowanie metod szybkiej i wydajnej produkcji wysokiej jakości białek jest niezwykle ważne. Najbardziej obiecującym rozwiązaniem jest biologia syntetyczna.

Istnieje kilka sposobów na syntezę biobiałek. Najprostszym jest przekształcenie produktów ubocznych przemysłu spożywczego i rolniczego , takich jak wywar kukurydziany, wywar gorzelniany i słoma ryżowa, w produkty białkowe o wyższej wartości poprzez transformację mikrobiologiczną.

Jednak dostępność i jakość tych produktów ubocznych są niestabilne, co utrudnia produkcję przemysłową.

Chińscy naukowcy znaleźli tani sposób na przetwarzanie węgla w białko, które można wykorzystać jako paszę dla zwierząt. (Zdjęcie: Shutterstock)

Innym godnym uwagi podejściem, obejmującym przemysłową fermentację z wykorzystaniem substancji chemicznych wytwarzających energię, jest wykorzystanie metanolu, który można tanio uzyskać z węgla.

Właśnie nad tym zagadnieniem pracują naukowcy z Instytutu Biotechnologii Przemysłowej w Tianjinie 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, jest bardziej wydajny w fermentacji niż gaz i nie wymaga specjalistycznego sprzętu do fermentacji” – napisał profesor Wu w artykule opublikowanym w China Science Bulletin.

Jego zespół opracował technologię produkcji białek, która jest tańsza niż tradycyjna biosynteza białek. Wyniki badań opublikowano w recenzowanym międzynarodowym czasopiśmie „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 głównie na selekcji szczepów i optymalizacji procesu. Jednak ze względu na wysokie koszty, produkty białkowe syntetyzowane z metanolu nie mogą konkurować z białkiem sojowym i nie są produkowane na dużą skalę” – zauważa profesor Wu w artykule.

Aby rozwiązać ten problem, jego zespół zebrał ponad 20 000 próbek drożdży z winnic, lasów i terenów podmokłych w całych Chinach. Na podstawie tych próbek zidentyfikowali szczepy, które były w stanie efektywnie wykorzystywać różne cukry i alkohole jako źródła węgla, w tym szczep drożdży Pichia pastoris.

Następnie, poprzez usunięcie określonych genów w dzikim szczepie Pichia pastoris, stworzyli drożdże z tolerancją na metanol i znacząco poprawili wydajność metaboliczną. Ta technika znacznie posunęła naprzód cel przekształcania metanolu w białko.

„Dzięki zmodyfikowanej Pichia pastoris badacze osiągnęli odpowiednio suchą masę komórkową i zawartość białka surowego na poziomie 120 g/l i 67,2%. Wydajność konwersji metanolu do białka osiągnęła 92% wartości teoretycznej” – czytamy w raporcie CAS.

Wysoki wskaźnik konwersji sprawia, że ta metoda produkcji białka jest bardzo atrakcyjna ekonomicznie.

„Nie wymaga gruntów ornych, nie jest zależna od pór roku ani klimatu i jest tysiące razy wydajniejsza niż tradycyjne metody fermentacji. Co więcej, zawartość białka w mikroorganizmach waha się od 40 do 85 procent, co jest znacznie więcej niż w przypadku roślin naturalnych” – powiedział profesor Wu w artykule.

Białka te są również bogate w aminokwasy, witaminy, sole nieorganiczne, tłuszcze i węglowodany, dzięki czemu mogą częściowo zastąpić mączkę rybną, soję, mięso i odtłuszczone mleko w proszku w wielu zastosowaniach.

Zespół badawczy rozpoczął badania na skalę przemysłową, produkując tysiące ton białka metanolowego dla zwierząt gospodarskich. Konkretny partner nie został ujawniony.

Białka mikrobiologiczne są bardzo odżywcze i wolne od alergenów obecnych w białkach sojowych, co czyni je doskonałym źródłem białka. Jednak obecnie na rynku dostępnych jest niewiele takich produktów.

Amerykańska firma KnipBio wykorzystała genetycznie modyfikowane szczepy do produkcji metanolu KnipBio Meal, wysokiej jakości białka paszowego porównywalnego z mączką rybną. Produkt ten uzyskał aprobatę bezpieczeństwa Amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA).

Hua Yu (Źródło: SCMP)

Źródło