Китай «превращает» уголь в белок

Рост населения мира привёл к постоянному увеличению спроса на продовольствие, что, в свою очередь, привело к увеличению спроса на белок для использования в кормах для животных. В частности, Китай сталкивается с серьёзным дефицитом источников белка.

Несмотря на то, что Китай на протяжении многих лет является мировым лидером в свиноводстве и аквакультуре, он по-прежнему сильно зависит от импорта соевых бобов в качестве корма для животных: ежегодный импорт составляет около 100 миллионов тонн, а коэффициент зависимости превышает 80%.

Поэтому разработка методов быстрого и эффективного производства высококачественных белков имеет огромное значение. И наиболее перспективное решение — синтетическая биология.

Существует несколько способов синтеза биобелка. Самый простой — переработка побочных продуктов пищевой и сельскохозяйственной промышленности, таких как кукурузный экстракт, барда и рисовая солома, в более ценные белковые продукты с помощью микробной трансформации.

Однако поставки и качество этих побочных продуктов нестабильны, что затрудняет промышленное производство.

Китайские учёные нашли недорогой способ превращения угля в белок для использования в качестве корма для животных. (Фото: Shutterstock)

Еще одним примечательным подходом, предполагающим промышленную ферментацию с использованием химикатов для производства энергии, является использование метанола, который можно дешево получить из угля.

Именно этим занимаются ученые из Тяньцзиньского института промышленной биотехнологии Китайской академии наук (КАН) под руководством профессора У Синя.

«Уголь, мировые запасы которого составляют около 107 триллионов тонн, можно переработать в метанол путём газификации. Метанол хорошо смешивается с водой, более эффективен при ферментации, чем газ, и не требует специального оборудования для ферментации», — написал профессор У в статье, опубликованной в «China Science Bulletin».

Его команда разработала технологию производства белков, которая обходится дешевле традиционного биосинтеза. Результаты исследования были опубликованы в рецензируемом международном журнале «Biotechnology for Biofuels and Bioproducts» 17 ноября 2023 года.

«Исследования синтеза клеточных белков из метанола начались в 1980-х годах, и основное внимание уделялось селекции штаммов и оптимизации процесса. Однако из-за высокой стоимости белковые продукты, синтезированные с помощью метанола, не могут конкурировать с соевым белком и не производятся в больших масштабах», — отметил профессор У в своей статье.

Чтобы решить эту проблему, его команда собрала более 20 000 образцов дрожжей из виноградников, лесов и водно-болотных угодий по всему Китаю. Из этих образцов они выделили штаммы, способные эффективно использовать различные сахара и спирты в качестве источников углерода, включая штамм дрожжей Pichia pastoris.

Затем, выключив определённые гены в диком штамме Pichia pastoris, они создали дрожжи, устойчивые к метанолу и значительно увеличившие эффективность метаболизма. Этот метод значительно продвинулся вперёд в деле преобразования метанола в белок.

«Исследователи добились достижения сухой массы клеток и содержания сырого протеина 120 г/литр и 67,2% соответственно с помощью модифицированной Pichia pastoris. При этом эффективность преобразования метанола в протеин достигла 92% от теоретического значения», — говорится в отчёте CAS.

Высокая скорость конверсии делает этот метод производства белка весьма экономически привлекательным.

«Для этого не требуется пахотная земля, он не подвержен влиянию времён года и климата и в тысячи раз эффективнее традиционных методов ферментации. Более того, содержание белка в микроорганизмах составляет от 40 до 85 процентов, что значительно выше, чем в природных растениях», — отметил профессор У в своей статье.

Эти белки также богаты аминокислотами, витаминами, неорганическими солями, жирами и углеводами, что позволяет им частично заменять рыбную муку, сою, мясо и сухое обезжиренное молоко в различных областях применения.

Группа уже приступила к промышленным исследованиям, производя тысячи тонн метанолового белка для корма животных. Конкретный партнёр не разглашается.

Микробные белки очень питательны и не содержат аллергенов, присутствующих в соевых белках, что делает их отличным источником белка. Однако сегодня на рынке представлено лишь несколько продуктов на эту тему.

Американская компания KnipBio использовала генетически модифицированные штаммы для производства KnipBio Meal – высококачественного кормового белка, сопоставимого с рыбной мукой, из метанола. Продукт получил одобрение на безопасность от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA).

Хуа Юй (Источник: SCMP)

Источник