El crecimiento de la población mundial ha provocado un aumento constante de la demanda de alimentos, lo que a su vez genera una mayor demanda de proteínas para su uso en la alimentación animal. En particular, China se enfrenta a una grave escasez de fuentes de proteínas.
A pesar de ser el líder mundial en producción porcina y acuicultura durante muchos años, China sigue dependiendo en gran medida de la soja importada para la alimentación animal, con importaciones anuales de alrededor de 100 millones de toneladas y una tasa de dependencia superior al 80%.
Por lo tanto, el desarrollo de métodos rápidos y eficientes para producir proteínas de alta calidad es de gran importancia. Y la solución más prometedora reside en la biología sintética.
Existen varias vías para la síntesis de proteínas biológicas. La forma más sencilla es convertir los subproductos de las industrias alimentaria y agrícola, como el licor de maceración de maíz, los granos de destilería y la paja de arroz, en productos proteicos de mayor valor a través de la transformación microbiana.
Sin embargo, el suministro y la calidad de estos subproductos son inestables, lo que dificulta la producción industrial.
Científicos chinos han descubierto una forma económica de transformar el carbón en proteínas para su uso como alimento animal. (Foto: Shutterstock)
Otro enfoque notable que implica la fermentación industrial utilizando productos químicos productores de energía es el uso de metanol, que se deriva a bajo costo del carbón.
Esto es lo que están investigando los científicos del Instituto de Biotecnología Industrial de Tianjin de la Academia de Ciencias de China (CAS), dirigidos por el profesor Wu Xin.
“El carbón, con reservas globales de alrededor de 107 billones de toneladas, se puede convertir en metanol mediante la gasificación del carbón. “El metanol se mezcla bien con el agua, es más eficiente en la fermentación que el gas y no requiere equipo de fermentación especializado”, escribió el profesor Wu en un artículo publicado en el China Science Bulletin.
Su equipo ha desarrollado una tecnología que produce proteínas más baratas que la biosíntesis de proteínas tradicional. Estos hallazgos fueron publicados en la revista internacional revisada por pares Biotechnology for Biofuels and Bioproducts el 17 de noviembre de 2023.
“La investigación sobre la síntesis de proteínas celulares a partir de metanol comenzó en la década de 1980, centrándose principalmente en la selección de cepas y la optimización del proceso de producción. Sin embargo, debido a los altos costos, los productos proteicos sintetizados con metanol no pueden competir con la proteína de soja y no se han producido a gran escala”, introdujo el profesor Wu en el artículo.
Para abordar el problema, su equipo recogió más de 20.000 muestras de levadura de viñedos, bosques y humedales de toda China. A partir de esas muestras, identificaron cepas capaces de utilizar eficientemente diferentes azúcares y alcoholes como fuentes de carbono, incluida la cepa de levadura Pichia pastoris.
Luego, al eliminar genes específicos en una cepa silvestre de Pichia pastoris, crearon una levadura con tolerancia al metanol y una eficiencia metabólica significativamente mejorada. Esta técnica ha promovido enormemente el objetivo de convertir metanol en proteína.
“Los investigadores lograron un peso celular seco y un contenido de proteína cruda de 120 g/litro y 67,2 %, respectivamente, con su Pichia pastoris modificada. "Y la eficiencia de conversión de metanol en proteína alcanzó el 92% del valor teórico", afirma el informe en el sitio web de CAS.
La alta tasa de conversión hace que este método de producción de proteínas sea muy atractivo económicamente.
“No requiere tierra cultivable, no se ve afectado por las estaciones ni el clima y es miles de veces más eficiente que los métodos de fermentación tradicionales”, afirmó el profesor Wu en el documento. Además, el contenido de proteínas en los microorganismos oscila entre el 40 y el 85%, lo que es significativamente superior al de las plantas naturales”.
Estas proteínas también son ricas en aminoácidos, vitaminas, sales inorgánicas, grasas y carbohidratos, lo que les permite reemplazar parcialmente la harina de pescado, la soja, la carne y la leche descremada en polvo en una variedad de aplicaciones.
El equipo de investigación ha comenzado a realizar investigaciones a escala industrial y ha producido miles de toneladas de proteína de metanol para el ganado. No se reveló el socio específico.
Las proteínas microbianas son altamente nutritivas y libres de alérgenos como los que se encuentran en las proteínas de soja, lo que las convierte en una excelente fuente de proteínas. Sin embargo, hoy en día sólo existen unos pocos productos en el mercado.
La empresa estadounidense KnipBio ha utilizado cepas modificadas genéticamente para producir KnipBio Meal, una proteína alimentaria de alta calidad comparable a la harina de pescado, a partir de metanol. Este producto ha recibido la aprobación de seguridad de la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA).
Hua Yu (Fuente: SCMP)
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