La croissance de la population mondiale a entraîné une augmentation constante de la demande alimentaire, entraînant une demande accrue de protéines destinées à l’alimentation animale. La Chine est notamment confrontée à une grave pénurie de sources de protéines.
Bien qu’elle soit depuis de nombreuses années le leader mondial de la production porcine et de l’aquaculture, la Chine reste fortement dépendante du soja importé pour l’alimentation animale, avec des importations annuelles d’environ 100 millions de tonnes et un taux de dépendance supérieur à 80 %.
Par conséquent, le développement de méthodes rapides et efficaces pour produire des protéines de haute qualité est d’une grande importance. Et la solution la plus prometteuse réside dans la biologie synthétique.
Il existe plusieurs voies pour la synthèse des protéines biologiques. Le moyen le plus simple est de convertir les sous-produits des industries alimentaires et agricoles, tels que la liqueur de trempage du maïs, les drêches de distillerie et la paille de riz, en produits protéiques de plus grande valeur grâce à une transformation microbienne.
Cependant, l’approvisionnement et la qualité de ces sous-produits sont instables, ce qui rend la production industrielle difficile.
Des scientifiques chinois ont trouvé un moyen peu coûteux de transformer le charbon en protéines destinées à l’alimentation animale. (Photo : Shutterstock)
Une autre approche notable impliquant la fermentation industrielle à l’aide de produits chimiques producteurs d’énergie est l’utilisation du méthanol, qui est dérivé à moindre coût du charbon.
C'est ce que recherchent les scientifiques de l'Institut de biotechnologie industrielle de Tianjin de l'Académie chinoise des sciences (CAS), dirigés par le professeur Wu Xin.
« Le charbon, avec des réserves mondiales d’environ 107 000 milliards de tonnes, peut être converti en méthanol par gazéification du charbon. « Le méthanol se mélange bien à l'eau, est plus efficace dans la fermentation que le gaz et ne nécessite pas d'équipement de fermentation spécialisé », a écrit le professeur Wu dans un article publié dans le China Science Bulletin.
Son équipe a désormais développé une technologie qui produit des protéines à moindre coût que la biosynthèse protéique traditionnelle. Ces résultats ont été publiés dans la revue internationale à comité de lecture Biotechnology for Biofuels and Bioproducts le 17 novembre 2023.
« Les recherches sur la synthèse de protéines cellulaires à partir du méthanol ont débuté dans les années 1980, se concentrant principalement sur la sélection des souches et l’optimisation des processus de production. Cependant, en raison des coûts élevés, les produits protéiques synthétisés à partir de méthanol ne peuvent pas concurrencer les protéines de soja et n'ont pas été produits à grande échelle », a présenté le professeur Wu dans l'article.
Pour résoudre le problème, son équipe a collecté plus de 20 000 échantillons de levure dans des vignobles, des forêts et des zones humides à travers la Chine. À partir de ces échantillons, ils ont identifié des souches capables d’utiliser efficacement différents sucres et alcools comme sources de carbone, notamment la souche de levure Pichia pastoris.
Ensuite, en éliminant des gènes spécifiques dans une souche sauvage de Pichia pastoris, ils ont créé une levure avec une tolérance au méthanol et une efficacité métabolique considérablement améliorée. Cette technique a grandement contribué à l’objectif de conversion du méthanol en protéines.
« Les chercheurs ont obtenu un poids de cellules sèches et une teneur en protéines brutes de 120 g/litre et 67,2 %, respectivement, avec leur Pichia pastoris modifié. « Et l'efficacité de conversion du méthanol en protéines a atteint 92 % de la valeur théorique », indique le rapport sur le site Web du CAS.
Le taux de conversion élevé rend cette méthode de production de protéines très attractive sur le plan économique.
« Il ne nécessite aucune terre arable, n’est pas affecté par les saisons et le climat et est des milliers de fois plus efficace que les méthodes de fermentation traditionnelles », a déclaré le professeur Wu dans l’article. De plus, la teneur en protéines des micro-organismes varie de 40 à 85 %, ce qui est nettement supérieur à celle des plantes naturelles.
Ces protéines sont également riches en acides aminés, vitamines, sels inorganiques, graisses et glucides, ce qui leur permet de remplacer partiellement la farine de poisson, le soja, la viande et le lait écrémé en poudre dans diverses applications.
L’équipe de recherche a commencé des déploiements de recherche à l’échelle industrielle, produisant des milliers de tonnes de protéines de méthanol pour le bétail. Le partenaire spécifique n'a pas été divulgué.
Les protéines microbiennes sont très nutritives et exemptes d’allergènes comme celles présentes dans les protéines de soja, ce qui en fait une excellente source de protéines. Cependant, il n’existe aujourd’hui que quelques produits sur le marché.
L'entreprise américaine KnipBio a utilisé des souches génétiquement modifiées pour produire KnipBio Meal, une protéine alimentaire de haute qualité comparable à la farine de poisson, à partir de méthanol. Ce produit a reçu l’approbation de sécurité de la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis.
Hua Yu (Source : SCMP)
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