الصين "تحول" الفحم إلى بروتين.

أدى تزايد عدد سكان العالم باستمرار إلى ارتفاع مطرد في الطلب على الغذاء، مما نتج عنه زيادة مماثلة في الحاجة إلى البروتين في علف الحيوانات. وتواجه الصين، على وجه الخصوص، نقصاً حاداً في البروتين.

على الرغم من كونها رائدة العالم في إنتاج لحم الخنزير وتربية الأحياء المائية لسنوات عديدة، إلا أن الصين لا تزال تعتمد بشكل كبير على فول الصويا المستورد كعلف للحيوانات، حيث تبلغ الواردات السنوية حوالي 100 مليون طن ومعدل الاعتماد الذي يتجاوز 80٪.

لذا، يُعدّ تطوير طرق لإنتاج بروتينات عالية الجودة بسرعة وكفاءة أمرًا بالغ الأهمية. ويكمن الحل الأكثر جدوى في مجال التقنية الحيوية التركيبية.

توجد عدة طرق لتخليق البروتينات البيولوجية. أبسطها هو تحويل المنتجات الثانوية من الصناعات الغذائية والزراعية ، مثل سائل الذرة والحبوب المقطرة والقش، إلى منتجات بروتينية ذات قيمة أعلى من خلال التحويل الميكروبي.

ومع ذلك، فإن إمداد وجودة هذه المنتجات الثانوية غير متسقة، مما يجعل الإنتاج الصناعي صعباً.

توصل علماء صينيون إلى طريقة منخفضة التكلفة لتحويل الفحم إلى بروتين يُستخدم في علف الحيوانات. (صورة: Shutterstock)

وهناك نهج آخر جدير بالذكر يتمثل في عمليات التخمير الصناعية التي تستخدم المواد الكيميائية لتوليد الطاقة، وذلك باستخدام الميثانول، وهي مادة مشتقة من الفحم بتكلفة زهيدة.

هذا ما يبحث فيه العلماء من معهد تيانجين للتكنولوجيا الحيوية الصناعية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، بقيادة البروفيسور وو شين.

كتب البروفيسور وو في مقال نُشر في مجلة "نشرة العلوم الصينية": "يمكن تحويل الفحم، الذي تبلغ احتياطياته العالمية حوالي 107 تريليون طن، إلى ميثانول من خلال عملية تغويز الفحم. يمتزج الميثانول جيداً بالماء، مما يوفر كفاءة عالية في التخمير مقارنة بالغاز، ويُغني عن الحاجة إلى معدات تخمير متخصصة".

طوّر فريقه تقنيةً لإنتاج البروتينات بتكلفة أقل من طرق التخليق الحيوي التقليدية. نُشرت هذه النتائج في المجلة الدولية "التكنولوجيا الحيوية للوقود الحيوي والمنتجات الحيوية"، وخضعت لمراجعة الأقران في 17 نوفمبر 2023.

"بدأ البحث في مجال تصنيع البروتينات الخلوية من الميثانول في ثمانينيات القرن الماضي، مع التركيز بشكل أساسي على اختيار السلالات وتحسين عملية الإنتاج. ومع ذلك، ونظرًا للتكاليف المرتفعة، لا تستطيع منتجات البروتين المصنعة من الميثانول منافسة بروتينات الصويا، ولم يتم إنتاجها على نطاق واسع"، هذا ما ذكره البروفيسور وو في الورقة البحثية.

لحل هذه المشكلة، جمع فريقه أكثر من 20 ألف عينة من الخميرة من مزارع الكروم والغابات والمستنقعات في جميع أنحاء الصين. ومن خلال هذه العينات، حددوا سلالات قادرة على استخدام أنواع مختلفة من السكريات والكحولات كمصادر للكربون بكفاءة، بما في ذلك سلالة الخميرة Pichia pastoris.

لاحقًا، ومن خلال إزالة جينات محددة من سلالة الخميرة البرية Pichia pastoris، تمكنوا من ابتكار سلالة خميرة تتمتع بتحمل الميثانول وكفاءة أيضية محسّنة بشكل ملحوظ. وقد ساهمت هذه التقنية بشكل كبير في تحقيق هدف تحويل الميثانول إلى بروتين.

وذكر التقرير المنشور على موقع الأكاديمية الصينية للعلوم أن "الباحثين حققوا وزنًا جافًا للخلايا ومحتوى بروتين خامًا بلغ 120 غ/لتر و67.2% على التوالي، باستخدام سلالة Pichia pastoris المعدلة. وبلغت كفاءة تحويل الميثانول إلى بروتين 92% من القيمة النظرية" .

إن معدل التحويل العالي يجعل طريقة إنتاج البروتين هذه جذابة للغاية من الناحية الاقتصادية.

ذكر البروفيسور وو في الورقة البحثية: "لا تتطلب هذه الطريقة أرضًا صالحة للزراعة، ولا تتأثر بالفصول والمناخ، وهي أكثر كفاءة بآلاف المرات من طرق التخمير التقليدية. علاوة على ذلك، يتراوح محتوى البروتين في الكائنات الدقيقة من 40 إلى 85%، وهو أعلى بكثير من محتوى البروتين في النباتات الطبيعية."

يحتوي هذا البروتين أيضًا على مجموعة كاملة من الأحماض الأمينية والفيتامينات والأملاح غير العضوية والدهون والكربوهيدرات، مما يسمح له بأن يحل جزئيًا محل مسحوق السمك وفول الصويا واللحوم ومسحوق الحليب الخالي من الدسم في مجموعة متنوعة من التطبيقات.

بدأ فريق البحث بتطبيق أبحاث على نطاق صناعي، حيث ينتج آلاف الأطنان من بروتين الميثانول المستخدم في علف الحيوانات. ولم يُكشف عن اسم الشريك بالتحديد.

تُعدّ البروتينات الميكروبية غنية بالعناصر الغذائية وخالية من مسببات الحساسية الموجودة في بروتينات الصويا، مما يجعلها مصدراً ممتازاً للبروتين. مع ذلك، لا يتوفر في السوق حالياً سوى عدد محدود من هذه المنتجات.

استخدمت شركة KnipBio الأمريكية سلالات معدلة وراثيًا لإنتاج KnipBio Meal، وهو بروتين علفي عالي الجودة يُضاهي مسحوق السمك، من الميثانول. وقد حصل المنتج على موافقة السلامة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA).

هوا يو (المصدر: صحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست)

مصدر