จำนวนประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องส่งผลให้ความต้องการอาหารเพิ่มสูงขึ้นตามไปด้วย ทำให้ความต้องการโปรตีนในอาหารสัตว์เพิ่มขึ้นตามไปด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ประเทศจีนกำลังเผชิญกับภาวะขาดแคลนโปรตีนอย่างรุนแรง
แม้ว่าจีนจะเป็นผู้นำ ระดับโลก ด้านการผลิตเนื้อหมูและการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำมาหลายปี แต่ก็ยังคงพึ่งพาถั่วเหลืองนำเข้าอย่างมากสำหรับอาหารสัตว์ โดยมีการนำเข้าประมาณ 100 ล้านตันต่อปี และมีอัตราการพึ่งพาเกิน 80%
ดังนั้น การพัฒนากระบวนการผลิตโปรตีนคุณภาพสูงอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง และแนวทางแก้ปัญหาที่ดูมีอนาคตมากที่สุดก็คือ เทคโนโลยีชีวภาพสังเคราะห์
มีหลายวิธีในการสังเคราะห์โปรตีนทางชีวภาพ วิธีที่ง่ายที่สุดคือการเปลี่ยนของเหลือจากอุตสาหกรรมอาหารและ การเกษตร เช่น น้ำข้าวโพด ธัญพืชกลั่น และฟาง ให้เป็นผลิตภัณฑ์โปรตีนที่มีมูลค่าสูงขึ้นผ่านกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางจุลชีววิทยา
อย่างไรก็ตาม ปริมาณและคุณภาพของผลิตภัณฑ์พลอยได้เหล่านี้ไม่สม่ำเสมอ ทำให้การผลิตในระดับอุตสาหกรรมเป็นไปได้ยาก
นักวิทยาศาสตร์ ชาวจีนค้นพบวิธีการต้นทุนต่ำในการเปลี่ยนถ่านหินให้เป็นโปรตีนเพื่อใช้เป็นอาหารสัตว์ (ภาพ: Shutterstock)
แนวทางที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งคือ กระบวนการหมักในระดับอุตสาหกรรมโดยใช้สารเคมีเพื่อผลิตพลังงาน โดยใช้เมทานอลซึ่งเป็นสารที่ได้จากถ่านหินในราคาถูก
นี่คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรมเทียนจิน สังกัดสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน (CAS) นำโดยศาสตราจารย์อู๋ ซิน กำลังทำการวิจัยอยู่
ศาสตราจารย์หวูเขียนในบทความที่ตี พิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ของจีนว่า “ถ่านหินซึ่งมีปริมาณสำรองทั่วโลกประมาณ 107 ล้านล้านตัน สามารถแปลงเป็นเมทานอลได้ด้วยกระบวนการแปรสภาพถ่านหินเป็นก๊าซ เมทานอลผสมกับน้ำได้ดี ทำให้มีประสิทธิภาพในการหมักสูงกว่าก๊าซ และไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์การหมักเฉพาะทาง”
ทีมของเขาได้พัฒนาเทคโนโลยีในการผลิตโปรตีนด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่าการสังเคราะห์โปรตีนแบบดั้งเดิม ผลการค้นพบนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ Biotechnology for Biofuels and Bioproducts ซึ่งได้รับการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ เมื่อวันที่ 17 พฤศจิกายน 2023
ศาสตราจารย์หวูได้กล่าวไว้ในบทความว่า “การวิจัยเกี่ยวกับการสังเคราะห์โปรตีนจากเซลล์โดยใช้เมทานอลเริ่มต้นขึ้นในทศวรรษ 1980 โดยเน้นไปที่การคัดเลือกสายพันธุ์และการปรับปรุงกระบวนการผลิตเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากต้นทุนสูง ผลิตภัณฑ์โปรตีนที่สังเคราะห์จากเมทานอลจึงไม่สามารถแข่งขันกับโปรตีนจากถั่วเหลืองได้ และยังไม่ได้ผลิตในปริมาณมาก”
เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว ทีมของเขาได้รวบรวมตัวอย่างยีสต์มากกว่า 20,000 ตัวอย่างจากไร่องุ่น ป่าไม้ และหนองน้ำทั่วประเทศจีน จากตัวอย่างเหล่านั้น พวกเขาได้ระบุสายพันธุ์ที่สามารถใช้ประโยชน์จากน้ำตาลและแอลกอฮอล์ชนิดต่างๆ เป็นแหล่งคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งรวมถึงสายพันธุ์ยีสต์ Pichia pastoris ด้วย
ต่อมา ด้วยการกำจัดยีนเฉพาะในสายพันธุ์ Pichia pastoris ดั้งเดิม พวกเขาได้สร้างสายพันธุ์ยีสต์ที่มีความทนทานต่อเมทานอลและมีประสิทธิภาพในการเผาผลาญสูงขึ้นอย่างมาก เทคนิคนี้ได้ช่วยก้าวหน้าอย่างมากในเป้าหมายของการเปลี่ยนเมทานอลให้เป็นโปรตีน
รายงานบนเว็บไซต์ของ CAS ระบุว่า “นักวิจัยประสบความสำเร็จในการผลิตแบคทีเรีย Pichia pastoris ที่ได้รับการดัดแปลง โดยได้น้ำหนักเซลล์แห้งและปริมาณโปรตีนดิบที่ 120 กรัมต่อลิตร และ 67.2% ตามลำดับ และประสิทธิภาพการแปลงเมทานอลเป็นโปรตีนสูงถึง 92% ของค่าทางทฤษฎี”
อัตราการแปลงที่สูงทำให้วิธีการผลิตโปรตีนนี้มีความน่าสนใจอย่างมากในเชิงเศรษฐกิจ
ศาสตราจารย์หวูระบุในบทความว่า “วิธีนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ที่ดินทำกิน ไม่ได้รับผลกระทบจากฤดูกาลและสภาพอากาศ และมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการหมักแบบดั้งเดิมหลายพันเท่า นอกจากนี้ ปริมาณโปรตีนในจุลินทรีย์ยังอยู่ในช่วง 40 ถึง 85% ซึ่งสูงกว่าพืชตามธรรมชาติอย่างมาก”
โปรตีนชนิดนี้ยังประกอบด้วยกรดอะมิโน วิตามิน เกลืออนินทรีย์ ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตครบถ้วน จึงสามารถใช้ทดแทนปลาป่น ถั่วเหลือง เนื้อสัตว์ และนมผงพร่องมันเนยได้บางส่วนในผลิตภัณฑ์ต่างๆ
ทีมวิจัยได้เริ่มดำเนินการวิจัยในระดับอุตสาหกรรม โดยผลิตโปรตีนจากเมทานอลหลายพันตันเพื่อใช้เป็นอาหารสัตว์ แต่ยังไม่มีการเปิดเผยชื่อพันธมิตรที่แน่ชัด
โปรตีนจากจุลินทรีย์มีคุณค่าทางโภชนาการสูงและปราศจากสารก่อภูมิแพ้ที่พบในโปรตีนจากถั่วเหลือง ทำให้เป็นแหล่งโปรตีนที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์ประเภทนี้วางจำหน่ายในตลาดเพียงจำนวนจำกัด
บริษัท KnipBio ของสหรัฐอเมริกาใช้สายพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรมในการผลิต KnipBio Meal ซึ่งเป็นโปรตีนอาหารสัตว์คุณภาพสูงเทียบเท่ากับปลาป่น โดยใช้เมทานอลเป็นวัตถุดิบ ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวได้รับการอนุมัติด้านความปลอดภัยจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA)
ฮวาหยู (ที่มา: SCMP)
[โฆษณา_2]
แหล่งที่มา
การแสดงความคิดเห็น (0)