Khi nhu cầu về thức ăn chăn nuôi tiếp tục tăng trên toàn thế giới, các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc đã phát triển một phương pháp sản xuất protein từ than vừa tiết kiệm chi phí vừa mang lại hiệu quả cao.
Tờ South China Morning Post (Hồng Kông, Trung Quốc) cho biết đây là lần đầu tiên sản xuất protein từ than đá có tính khả thi về mặt kinh tế.
Với dân số toàn cầu ngày càng tăng, nhu cầu về thực phẩm cũng không ngừng tăng cao, tỷ lệ thuận với nhu cầu về protein sử dụng trong thức ăn chăn nuôi. Đặc biệt, Trung Quốc đang phải đối mặt với tình trạng thiếu nguồn protein trầm trọng.
Mặc dù dẫn đầu thế giới về chăn nuôi lợn và nuôi trồng thủy sản nhưng nhiều năm qua, Trung Quốc vẫn phụ thuộc vào đậu nành nhập khẩu làm thức ăn chăn nuôi, với lượng nhập khẩu hàng năm khoảng 100 triệu tấn và tỷ lệ phụ thuộc hơn 80%. Vì vậy, việc phát triển các phương pháp sản xuất protein chất lượng cao nhanh chóng, hiệu quả là rất quan trọng. Và giải pháp hứa hẹn nhất chính là công nghệ sinh học tổng hợp .
Than củi được sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp protein. (Ảnh: Getty).
Có một số phương pháp tổng hợp protein sinh học . Cách đơn giản nhất là chuyển đổi các phụ phẩm của ngành công nghiệp thực phẩm và nông nghiệp như rượu ngô (sản phẩm phụ của quá trình xay ướt ngô), ngũ cốc chưng cất, rơm rạ… thành các protein có giá trị cao hơn thông qua chuyển hóa vi sinh vật. Tuy nhiên, các sản phẩm phụ này có nguồn cung và chất lượng không ổn định, gây khó khăn cho việc sản xuất ở quy mô công nghiệp.
Một phương pháp khác liên quan đến quá trình lên men công nghiệp sử dụng hóa chất để tạo ra năng lượng. Một ví dụ là sử dụng metanol có nguồn gốc từ than làm nguyên liệu thô. Đây là điều mà các nhà khoa học từ Viện Công nghệ sinh học công nghiệp Thiên Tân thuộc Viện Khoa học Trung Quốc (CAS), do giáo sư Wu Xin đứng đầu, đang nghiên cứu.
Ông Wu Xin đã viết một bài báo trên tạp chí China Science Bulletin cho biết: “Với trữ lượng toàn cầu khoảng 1,07 nghìn tỷ tấn, than có thể được chuyển hóa thành metanol thông qua quá trình khí hóa. Metanol pha với nước có hiệu quả cao trong quá trình lên men và không cần sử dụng thiết bị chuyên dụng”.
Nhóm của ông Wu Xin đã phát triển được công nghệ sản xuất protein rẻ hơn so với công nghệ tổng hợp protein truyền thống. Phát hiện này được công bố trên tạp chí khoa học bình duyệt Công nghệ sinh học cho nhiên liệu sinh học và sản phẩm sinh học vào ngày 17 tháng 11 năm 2023.
“Nghiên cứu tổng hợp protein tế bào từ metanol bắt đầu từ những năm 1980, tập trung chủ yếu vào việc chọn lọc các chủng nấm men và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Tuy nhiên, do giá thành cao nên sản phẩm protein tổng hợp metanol không thể cạnh tranh được với protein đậu nành và chưa được sản xuất trên quy mô lớn”, ông Wu đề cập.
Để giải quyết vấn đề, nhóm của ông đã thu thập hơn 20.000 mẫu men từ các vườn nho, rừng và vùng đất ngập nước trên khắp Trung Quốc. Từ những mẫu đó, họ đã xác định được các chủng có khả năng mang lại hiệu quả.
Và bằng cách xóa các gen cụ thể trong chủng Pichia pastoris hoang dã , họ đã tạo ra một loại nấm men có khả năng chuyển hóa và dung nạp metanol đáng kể. Kỹ thuật này đã nâng cao mục tiêu chuyển đổi metanol thành protein.
Các nhà nghiên cứu đã thu được khối lượng tế bào khô là 120g/lít và hàm lượng protein thô là 67,2% với Pichia pastoris. Hiệu suất chuyển hóa metanol thành protein đạt 92% giá trị lý thuyết. Tỷ lệ chuyển đổi cao làm cho phương pháp sản xuất protein này rất hấp dẫn về mặt kinh tế.
Ông Wu cho biết không cần đất canh tác và không bị ảnh hưởng bởi mùa vụ, khí hậu. Hơn nữa, hàm lượng protein trong vi sinh vật dao động từ 40 đến 85%, cao hơn đáng kể so với thực vật tự nhiên.
Những sinh vật này cũng chứa đầy đủ các axit amin, vitamin, muối vô cơ, chất béo và carbohydrate, cho phép chúng thay thế một phần bột cá, đậu nành, thịt và sữa bột gầy trong nhiều ứng dụng.
Protein vi khuẩn rất bổ dưỡng và không chứa các chất gây dị ứng có trong protein đậu nành, khiến chúng trở thành nguồn protein tuyệt vời.
- Kỹ năng sống sót của người sống sót sau 24 giờ rơi xuống biển đầy cá mập
- Sức chiến đấu của hổ nguyên thủy đáng sợ đến mức nào?
- Những khám phá ấn tượng dưới biển sâu năm 2023
