Китай «перетворює» вугілля на білок.

Постійне зростання населення світу призводить до постійного зростання попиту на продукти харчування, що, у свою чергу, спричиняє відповідне збільшення потреби в білку в кормах для тварин. Китай, зокрема, стикається з гострим дефіцитом білка.

Незважаючи на те, що Китай вже багато років є світовим лідером у виробництві свинини та аквакультури, він залишається значною залежністю від імпортованих сої для корму тварин, щорічний імпорт становить близько 100 мільйонів тонн, а рівень залежності перевищує 80%.

Тому розробка методів швидкого та ефективного виробництва високоякісних білків має вирішальне значення. І найперспективнішим рішенням є синтетична біотехнологія.

Існує кілька шляхів синтезу біологічних білків. Найпростіший — перетворення побічних продуктів харчової та сільськогосподарської промисловості, таких як кукурудзяний спирт, дистильоване зерно та солома, на білкові продукти з вищою цінністю шляхом мікробної трансформації.

Однак постачання та якість цих побічних продуктів є нестабільними, що ускладнює промислове виробництво.

Китайські вчені знайшли недорогий метод перетворення вугілля на білок для використання в кормах для тварин. (Зображення: Shutterstock)

Ще один помітний підхід включає промислові процеси ферментації з використанням хімічних речовин для виробництва енергії, зокрема метанолу, дешевої речовини, отриманої з вугілля.

Саме це досліджують вчені з Тяньцзінського інституту промислової біотехнології Китайської академії наук (КАН) під керівництвом професора Ву Сіня.

«Вугілля, світові запаси якого становлять приблизно 107 трильйонів тонн, можна перетворити на метанол шляхом газифікації вугілля. Метанол добре змішується з водою, що забезпечує високу ефективність ферментації порівняно з газом та усуває потребу в спеціалізованому обладнанні для ферментації», – написав професор Ву у статті, опублікованій у China Science Bulletin.

Його команда розробила технологію виробництва білків з нижчою вартістю, ніж традиційний біосинтез білків. Ці результати були опубліковані в міжнародному журналі «Біотехнологія для біопалива та біопродуктів», рецензованому 17 листопада 2023 року.

«Дослідження синтезу клітинних білків з метанолу розпочалися в 1980-х роках, зосереджуючись головним чином на селекції штамів та оптимізації виробничого процесу. Однак через високу вартість білкові продукти, синтезовані метанолом, не можуть конкурувати з соєвими білками і не виробляються у великих масштабах», – представив професор Ву у своїй статті.

Щоб вирішити цю проблему, його команда зібрала понад 20 000 зразків дріжджів з виноградників, лісів та боліт по всьому Китаю. З цих зразків вони ідентифікували штами, здатні ефективно використовувати різні цукри та спирти як джерела вуглецю, включаючи штам дріжджів Pichia pastoris.

Згодом, видаливши специфічні гени з дикого штаму Pichia pastoris, вони створили штам дріжджів зі стійкістю до метанолу та значно підвищили його метаболічну ефективність. Цей метод значно просунув мету перетворення метанолу на білок.

«Дослідники досягли маси сухої клітини та вмісту сирого протеїну 120 г/л та 67,2% відповідно за допомогою модифікованої Pichia pastoris. А ефективність перетворення метанолу на білок досягла 92% від теоретичного значення», – йдеться у звіті на веб-сайті CAS.

Високий коефіцієнт конверсії робить цей метод виробництва білка дуже привабливим з економічної точки зору.

Професор Ву заявив у своїй статті: «Цей метод не потребує орних земель, не залежить від пори року та клімату, і в тисячі разів ефективніший за традиційні методи ферментації. Крім того, вміст білка в мікроорганізмах коливається від 40 до 85%, що значно вище, ніж у природних рослинах».

Цей білок також містить повний спектр амінокислот, вітамінів, неорганічних солей, жирів та вуглеводів, що дозволяє йому частково замінити рибне борошно, сою, м'ясо та знежирене сухе молоко в різних сферах застосування.

Дослідницька група розпочала дослідницькі роботи промислового масштабу, виробляючи тисячі тонн метанольного білка для корму тварин. Конкретний партнер не розголошується.

Мікробні білки є дуже поживними та не містять алергенів, що містяться в соєвих білках, що робить їх чудовим джерелом білка. Однак наразі на ринку доступна лише обмежена кількість продуктів.

Американська компанія KnipBio використала генетично модифіковані штами для виробництва з метанолу KnipBio Meal, високоякісного кормового білка, порівнянного з рибним борошном. Продукт отримав схвалення безпеки від Управління з контролю за продуктами харчування та лікарськими засобами США (FDA).

Хуа Юй (Джерело: SCMP)

Джерело