Китай «превращает» уголь в белок

Рост населения планеты привел к постоянному увеличению спроса на продукты питания, 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 быстрых и эффективных методов производства высококачественных белков имеет большое значение. И наиболее перспективное решение лежит в области синтетической биологии.

Существует несколько путей биологического синтеза белка. Самый простой способ — перерабатывать побочные продукты пищевой и сельскохозяйственной промышленности, такие как кукурузный экстракт, барду и рисовую солому, 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 качестве корма 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 в ферментации, чем газ, и не требует специального оборудования для ферментации», — написал профессор У в статье, опубликованной в China Science Bulletin.

Его команда разработала технологию, которая позволяет производить белки дешевле, чем традиционный биосинтез белков. Результаты исследования были опубликованы в рецензируемом международном журнале «Биотехнология для биотоплива и биопродуктов» 17 ноября 2023 года.

«Исследования по синтезу клеточных белков из метанола начались в 1980-х годах, основное внимание уделялось выбору штаммов и оптимизации производственных процессов. Однако из-за высокой стоимости белковые продукты, синтезированные с помощью метанола, не могут конкурировать с соевым белком и не производятся в больших масштабах», — ввел в статье профессор У.

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, выключив определенные гены в диком штамме Pichia pastoris, они создали дрожжи с толерантностью к метанолу и значительно улучшенной метаболической эффективностью. Эта технология значительно продвинула цель преобразования метанола в белок.

«Исследователи добились сухой массы клеток и содержания сырого протеина 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 на сайте CAS.

Высокая скорость конверсии делает этот метод производства белка весьма экономически привлекательным.

«Для этого не требуется пахотная земля, он не зависит от времени года и климата и в тысячи раз эффективнее традиционных методов ферментации», — сказал профессор У в своей статье. При этом содержание белка в микроорганизмах составляет от 40 до 85%, что значительно выше, чем в природных растениях».

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.

Исследовательская группа приступила к проведению исследований в промышленных масштабах, производя тысячи тонн метанолового белка для животноводства. Конкретный партнер не разглашается.

Микробные белки очень питательны и не содержат аллергенов, в отличие от соевых белков, что делает их отличным источником белка. Однако сегодня на рынке представлено лишь несколько продуктов.

Американская компания KnipBio использовала генетически модифицированные штаммы для производства из метанола KnipBio Meal — высококачественного кормового белка, сопоставимого с рыбной мукой. Данный продукт получил одобрение безопасности от Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA).

Хуа Юй (Источник: SCMP)

Источник