Китай «перетворює» вугілля на білок

Зростання населення світу призвело до зростання попиту на продукти харчування, що, у свою чергу, спричинило зростання попиту на білок для використання в кормах для тварин. Китай, зокрема, стикається з серйозною нестачею джерел білка.

Незважаючи на те, що Китай вже багато років є світовим лідером у виробництві свиней та аквакультури, він залишається сильно залежним від імпорту сої для корму тварин, щорічний імпорт становить близько 100 мільйонів тонн, а коефіцієнт залежності перевищує 80%.

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

Існує кілька шляхів синтезу біобілків. Найпростіший — перетворення побічних продуктів харчової та сільськогосподарської промисловості, таких як кукурудзяний розчин, дистиляційна крупа та рисова солома, на білкові продукти з вищою цінністю шляхом мікробної трансформації.

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

Китайські вчені знайшли недорогий спосіб перетворення вугілля на білок для використання як корм для тварин. (Фото: Shutterstock)

Ще один помітний підхід, що включає промислову ферментацію з використанням хімічних речовин, що виробляють енергію, - це використання метанолу, який дешево отримують 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 близько 107 трильйонів тонн, можна перетворити на метанол шляхом газифікації вугілля. Метанол добре змішується з водою, ефективніше ферментується, ніж газ, і не потребує спеціалізованого обладнання для ферментації», – написав професор Ву у статті, опублікованій у China Science Bulletin.

Його команда розробила технологію виробництва білків, яка є дешевшою за традиційний біосинтез білків. Результати дослідження були опубліковані в рецензованому міжнародному журналі «Біотехнологія для біопалива та біопродуктів» 17 листопада 2023 року.

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

Щоб вирішити цю проблему, його команда зібрала понад 20 000 зразків дріжджів з виноградників, лісів та водно-болотних угідь по всьому Китаю. З цих зразків вони визначили штами, які змогли ефективно використовувати різні цукри та спирти як джерела вуглецю, включаючи штам дріжджів Pichia pastoris.

Потім, вибивши певні гени з дикого штаму Pichia pastoris, вони створили дріжджі з толерантністю до метанолу та значно підвищили 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 CAS.

Високий коефіцієнт конверсії робить цей метод виробництва білка дуже економічно привабливим.

«Він не потребує орних земель, не залежить від пори року та клімату, і є в тисячі разів ефективнішим за традиційні методи ферментації. Більше того, вміст білка в мікроорганізмах коливається від 40 до 85 відсотків, що значно вище, ніж у природних рослинах», – сказав професор Ву у своїй статті.

Ці білки також багаті на амінокислоти, вітаміни, неорганічні солі, жири та вуглеводи, що дозволяє їм частково замінити рибне борошно, сою, м'ясо та сухе знежирене молоко в різних сферах застосування.

Дослідницька група розпочала дослідницькі роботи промислового масштабу, виробляючи тисячі тонн метанолового білка для худоби. Конкретний партнер не розголошується.

Мікробні білки дуже поживні та не містять алергенів, що містяться в соєвих білках, що робить їх чудовим джерелом білка. Однак сьогодні на ринку представлено лише кілька продуктів такого типу.

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

Хуа Юй (Джерело: SCMP)

Джерело