ประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้ความต้องการอาหารเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้ความต้องการโปรตีนเพื่อใช้ในอาหารสัตว์เพิ่มมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งจีนกำลังเผชิญกับการขาดแคลนแหล่งโปรตีนอย่างรุนแรง
แม้จะเป็นผู้นำของโลกในด้านการผลิตสุกรและการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำมาหลายปี แต่จีนยังคงพึ่งพาถั่วเหลืองนำเข้าเป็นอาหารสัตว์เป็นอย่างมากโดยมีปริมาณการนำเข้าประมาณ 100 ล้านตันต่อปีและมีอัตราการพึ่งพาสูง เกิน 80%
ดังนั้นการพัฒนาวิธีการผลิตโปรตีนคุณภาพสูงอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพจึงเป็นสิ่งสำคัญ และวิธีแก้ปัญหาที่น่าหวังที่สุดก็คือเทคโนโลยีชีววิทยาสังเคราะห์
มีหลายวิธีสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนทางชีวภาพ วิธีที่ง่ายที่สุดคือการแปลงผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมอาหารและการเกษตร เช่น สุราข้าวโพด เมล็ดพืชกลั่น และฟางข้าว เป็นผลิตภัณฑ์โปรตีนที่มีมูลค่าสูงกว่าผ่านกระบวนการเปลี่ยนรูปจุลินทรีย์
อย่างไรก็ตามผลพลอยได้เหล่านี้มีอุปทานและคุณภาพที่ไม่แน่นอน ทำให้การผลิตภาคอุตสาหกรรมทำได้ยาก
นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนค้นพบวิธีการเปลี่ยนถ่านหินให้เป็นโปรตีนเพื่อใช้เป็นอาหารสัตว์โดยใช้ต้นทุนต่ำ (ภาพ: Shutterstock)
วิธีการที่โดดเด่นอีกวิธีหนึ่งคือการหมักทางอุตสาหกรรมด้วยสารเคมีที่ผลิตพลังงาน โดยใช้เมทานอลซึ่งได้มาจากถ่านหินในราคาถูก
นี่คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรมเทียนจินแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีน (CAS) ซึ่งนำโดยศาสตราจารย์อู๋ซินกำลังค้นคว้าอยู่
“ถ่านหินซึ่งมีปริมาณสำรองทั่วโลกประมาณ 107.000 พันล้านตัน สามารถเปลี่ยนเป็นเมทานอลได้โดยการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหิน เมทานอลผสมได้ดีกับน้ำ ให้ประสิทธิภาพการหมักสูงเมื่อเทียบกับก๊าซ และไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์การหมักแบบพิเศษ”ศาสตราจารย์ Wu เขียนในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร China Science Bulletin
ขณะนี้ทีมงานของเขาได้พัฒนาเทคโนโลยีเพื่อผลิตโปรตีนที่มีราคาถูกกว่าการสังเคราะห์โปรตีนแบบดั้งเดิม การค้นพบนี้ตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติ Biotechnology for Biofuels and Bioproducts ซึ่งได้รับการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ เมื่อวันที่ 17 พฤศจิกายน 11
“การวิจัยเกี่ยวกับการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์จากเมทานอลเริ่มขึ้นในทศวรรษ 1980 โดยมุ่งเน้นไปที่การเลือกสายพันธุ์และการปรับปรุงกระบวนการผลิตให้เหมาะสมเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีต้นทุนสูง ผลิตภัณฑ์ฟิวชั่นโปรตีนเมทานอลจึงไม่สามารถแข่งขันกับโปรตีนจากถั่วเหลืองได้และยังไม่มีการผลิตในวงกว้าง”ศาสตราจารย์วูแนะนำในบทความ
เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมงานของเขาได้รวบรวมตัวอย่างยีสต์มากกว่า 20.000 ตัวอย่างจากไร่องุ่น ป่าไม้ และพื้นที่ชุ่มน้ำทั่วประเทศจีน จากตัวอย่างเหล่านี้ พวกเขาระบุสายพันธุ์ที่สามารถใช้น้ำตาลและแอลกอฮอล์ต่างๆ เป็นแหล่งคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงยีสต์สายพันธุ์ Pichia pastoris
จากนั้น โดยการเอายีนจำเพาะในสายพันธุ์ Pichia Pastoris ออกจากป่า พวกมันจึงสร้างยีสต์ที่มีความทนทานต่อเมทานอลและเพิ่มประสิทธิภาพการเผาผลาญอย่างมาก เทคนิคนี้มีเป้าหมายในการเปลี่ยนเมทานอลเป็นโปรตีนขั้นสูงอย่างมาก
“นักวิจัยได้รับน้ำหนักเซลล์แห้งและปริมาณโปรตีนดิบที่ 120 กรัม/ลิตร และ 67,2% ตามลำดับ ด้วย Pichia Pastoris ที่ดัดแปลง และประสิทธิภาพในการเปลี่ยนเมทานอลเป็นโปรตีนสูงถึง 92% ของมูลค่าทางทฤษฎี"รายงานบนเว็บไซต์ CAS ระบุว่า
อัตราการแปลงสูงทำให้วิธีการผลิตโปรตีนนี้มีความน่าสนใจในเชิงเศรษฐกิจมาก
ศาสตราจารย์ Wu กล่าวในบทความว่า: “ไม่ต้องการที่ดินทำกิน ไม่ได้รับผลกระทบจากฤดูกาลและสภาพอากาศ และมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการหมักแบบดั้งเดิมหลายพันเท่า นอกจากนี้ ปริมาณโปรตีนในจุลินทรีย์มีตั้งแต่ 40 ถึง 85% ซึ่งสูงกว่าปริมาณโปรตีนจากพืชธรรมชาติอย่างมาก”
โปรตีนเหล่านี้ยังประกอบด้วยกรดอะมิโน วิตามิน เกลืออนินทรีย์ ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตครบถ้วน ทำให้สามารถทดแทนปลาป่น ถั่วเหลือง เนื้อสัตว์ และนมผงพร่องมันเนยได้บางส่วนในการใช้งานที่หลากหลาย
ทีมวิจัยได้เริ่มดำเนินการวิจัยในระดับอุตสาหกรรม โดยผลิตโปรตีนเมทานอลหลายพันตันสำหรับปศุสัตว์ ไม่มีการเปิดเผยพันธมิตรที่เฉพาะเจาะจง
โปรตีนจากจุลินทรีย์มีคุณค่าทางโภชนาการสูงและปราศจากสารก่อภูมิแพ้ เช่น โปรตีนจากถั่วเหลือง ทำให้เป็นแหล่งโปรตีนที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตามปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์เพียงไม่กี่ชนิดในตลาด
บริษัท KnipBio ในอเมริกาใช้สายพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิต KnipBio Meal ซึ่งเป็นโปรตีนอาหารสัตว์คุณภาพสูงเทียบเท่ากับปลาป่นจากเมทานอล ผลิตภัณฑ์นี้ได้รับการรับรองด้านความปลอดภัยจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA)
Hoa Vu(ที่มา: SCMP)
