Постоянно растущее население планеты приводит к непрерывному увеличению спроса на продукты питания, что, в свою очередь, влечет за собой соответствующее увеличение потребности в белке для кормов для животных. Китай, в частности, сталкивается с серьезной нехваткой белка.
Несмотря на то, что Китай на протяжении многих лет является мировым лидером в производстве свинины и аквакультуре, он по-прежнему сильно зависит от импорта соевых бобов для кормов для животных: ежегодный импорт составляет около 100 миллионов тонн, а уровень зависимости превышает 80%.
Поэтому разработка методов быстрого и эффективного производства высококачественных белков имеет решающее значение. И наиболее перспективное решение заключается в синтетической биотехнологии.
Существует несколько способов синтеза биологических белков. Самый простой — это преобразование побочных продуктов пищевой и сельскохозяйственной промышленности, таких как кукурузный жмых, дистиллированные зерновые и солома, в более ценные белковые продукты посредством микробной трансформации.
Однако поставки и качество этих побочных продуктов непостоянны, что затрудняет их промышленное производство.
Китайские ученые нашли недорогой способ преобразования угля в белок для использования в кормах для животных. (Изображение: Shutterstock)
Еще один примечательный подход включает в себя промышленные процессы ферментации с использованием химических веществ для выработки энергии, в частности метанола, дешевого вещества, получаемого из угля.
Именно этим занимаются ученые из Тяньцзиньского института промышленной биотехнологии при Китайской академии наук (КАН) под руководством профессора У Синя.
«Уголь, мировые запасы которого составляют приблизительно 107 триллионов тонн, может быть преобразован в метанол путем газификации угля. Метанол хорошо смешивается с водой, обеспечивая высокую эффективность брожения по сравнению с газом и устраняя необходимость в специализированном ферментативном оборудовании», — написал профессор У в статье, опубликованной в журнале China Science Bulletin.
Его команда разработала технологию производства белков с меньшими затратами, чем при традиционном биосинтезе белков. Результаты исследования были опубликованы в международном журнале «Биотехнология для биотоплива и биопродуктов» после рецензирования 17 ноября 2023 года.
«Исследования по синтезу клеточных белков из метанола начались в 1980-х годах, в основном с акцентом на отбор штаммов и оптимизацию производственного процесса. Однако из-за высокой стоимости синтезированные с помощью метанола белковые продукты не могут конкурировать с соевыми белками и не производятся в больших масштабах», — отметил профессор Ву в своей статье.
Для решения этой проблемы его команда собрала более 20 000 образцов дрожжей из виноградников, лесов и болот по всему Китаю. На основе этих образцов они идентифицировали штаммы, способные эффективно использовать различные сахара и спирты в качестве источников углерода, включая штамм дрожжей Pichia pastoris.
Впоследствии, удалив определенные гены из штамма Pichia pastoris дикого типа, они создали штамм дрожжей, устойчивый к метанолу и обладающий значительно повышенной метаболической эффективностью. Эта методика значительно продвинула достижение цели преобразования метанола в белок.
«Исследователи достигли сухой массы клеток и содержания сырого белка в 120 г/литр и 67,2% соответственно, используя модифицированную Pichia pastoris. А эффективность преобразования метанола в белок достигла 92% от теоретического значения», — говорится в отчете на сайте Китайской академии наук.
Высокая степень конверсии делает этот метод производства белка очень привлекательным с экономической точки зрения.
Профессор Ву заявил в своей статье: «Для этого метода не требуется пахотная земля, он не зависит от сезонов и климата и в тысячи раз эффективнее традиционных методов ферментации. Кроме того, содержание белка в микроорганизмах колеблется от 40 до 85%, что значительно выше, чем в природных растениях».
Этот белок также содержит полный спектр аминокислот, витаминов, неорганических солей, жиров и углеводов, что позволяет ему частично заменять рыбную муку, сою, мясо и сухое обезжиренное молоко в различных областях применения.
Исследовательская группа приступила к реализации проектов в промышленных масштабах, производя тысячи тонн метанолового белка для кормов для животных. Конкретный партнер не разглашается.
Микробные белки обладают высокой питательной ценностью и не содержат аллергенов, присутствующих в соевых белках, что делает их отличным источником белка. Однако в настоящее время на рынке представлено лишь ограниченное количество таких продуктов.
Американская компания KnipBio использовала генетически модифицированные штаммы для производства KnipBio Meal — высококачественного кормового белка, сравнимого с рыбной мукой, — из метанола. Продукт получил разрешение на использование от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA).
Хуа Ю (Источник: SCMP)
Источник
Комментарий (0)