Рост населения мира привел к постоянному росту спроса на продовольствие, что привело к увеличению спроса на белок для использования в кормах для животных. В частности, Китай сталкивается с серьезной нехваткой 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: годовой импорт составляет около 100 миллионов тонн, а коэффициент зависимости превышает 80%.
Поэтому разработка методов быстрого и эффективного производства высококачественных белков имеет большое значение. И наиболее перспективное решение лежит в области синтетической биологии.
Существует несколько путей синтеза биопротеина. Самый простой — преобразовать побочные продукты пищевой и сельскохозяйственной промышленности, такие как кукурузный экстракт, барда и рисовая солома, в более ценные белковые продукты посредством микробной трансформации.
Однако поставки и качество этих побочных продуктов нестабильны, что затрудняет промышленное производство.
Китайские ученые нашли недорогой способ превращения угля в белок для использования в кормах для животных. (Фото: Shutterstock)
Еще одним примечательным подходом, предполагающим промышленную ферментацию с использованием химикатов, вырабатывающих энергию, 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 путем газификации угля. 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 теперь разработала технологию производства белков, которая дешевле традиционного биосинтеза белков. Результаты были опубликованы в рецензируемом международном журнале Biotechnology for Biofuels and Bioproducts 17 ноября 2023 года.
«Исследования по синтезу клеточных белков из метанола начались в 1980-х годах, в основном они были сосредоточены на выборе штаммов и оптимизации процесса. Однако из-за высокой стоимости синтезированные метанолом белковые продукты не могут конкурировать с соевым белком и не производятся в больших масштабах», — представил в статье профессор Ву.
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, выбив определенные гены в диком штамме Pichia pastoris, они создали дрожжи с толерантностью к метанолу и значительно улучшенной метаболической эффективностью. Эта техника значительно продвинула цель преобразования метанола в белок.
«Исследователи достигли сухого веса клеток и содержания сырого белка 120 г/литр и 67,2% соответственно с помощью модифицированной Pichia pastoris. А эффективность преобразования метанола в белок достигла 92% от теоретического значения», — говорится в отчете CAS.
Высокая скорость конверсии делает этот метод производства белка весьма экономически привлекательным.
«Для него не требуются пахотные земли, он не зависит от сезонов 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», — сказал профессор Ву 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.
Команда начала промышленные масштабные исследования, производя тысячи тонн метанолового белка для корма для животных. Конкретный партнер не был раскрыт.
Микробные белки очень питательны и не содержат аллергенов, которые содержатся в соевых белках, что делает их отличным источником белка. Однако сегодня на рынке представлено лишь несколько продуктов.
Американская компания KnipBio использовала генетически модифицированные штаммы для производства KnipBio Meal, высококачественного кормового белка, сопоставимого с рыбной мукой, из метанола. Продукт получил одобрение безопасности от Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA).
Хуа Юй (Источник: SCMP)
Источник
Комментарий (0)