Niemieccy naukowcy opracowali zrównoważoną metodę produkcji białka i witaminy B9 z drobnoustrojów przy użyciu energii odnawialnej. Ta alternatywa na bazie drożdży może pomóc sprostać globalnym wyzwaniom związanym z żywnością, zapewniając opcję bogatą w składniki odżywcze, która nie wymaga pól uprawnych.
Naukowcy z Niemiec opracowali metodę pozyskiwania białka i witaminy B9 z drobnoustrojów, dostarczając im niewiele więcej niż wodór, tlen i CO2. Technologia ta została niedawno opublikowana w czasopiśmie Cell Press Trendy w biotechnologiiwykorzystuje energię odnawialną, aby wytworzyć zrównoważoną, wzbogaconą w mikroelementy alternatywę białka, która może pewnego dnia trafić na nasze talerze.
„Jest to proces fermentacji podobny do procesu produkcji piwa, ale zamiast dawać drobnoustrojom cukier, podaliśmy im gaz i octan” – mówi korespondent Largus Angenent z Uniwersytetu w Tybindze w Niemczech. „Wiedzieliśmy, że drożdże mogą samodzielnie wytwarzać witaminę B9 z cukrem, jednak nie wiedzieliśmy, czy mogą zrobić to samo z octanem”.
Rozwiązanie rosnących wyzwań związanych z żywnością
„Zbliżamy się do 10 miliardów ludzi na świecie, a w obliczu zmiany klimatu i ograniczonych zasobów gruntów wytwarzanie wystarczającej ilości żywności będzie coraz trudniejsze” – mówi Angenent. „Jedną z alternatyw jest uprawa białek w bioreaktorach za pomocą biotechnologii, zamiast uprawy roślin przeznaczonych na paszę dla zwierząt. Dzięki temu rolnictwo jest znacznie bardziej wydajne.”
Zespół zaprojektował dwustopniowy system bioreaktora wytwarzającego drożdże bogate w białko i witaminę B9. Witamina ta jest również znana jako kwas foliowy i jest niezbędna do funkcjonowania organizmu, takiego jak wzrost komórek i metabolizm. W pierwszym etapie bakteria Thermoanaerobacter kivui przekształca wodór i CO2 w octan, który występuje w occie. W drugim etapie Saccharomyces cerevisiaebardziej znane jako drożdże piekarskie, żywią się octanem i tlenem, aby wytworzyć białko i witaminę B9. Wodór i tlen można wytwarzać poprzez zamianę wody na energię elektryczną wytwarzaną przez czyste źródła energii, takie jak na przykład wiatraki.
Wartość odżywcza porównywalna z żywnością konwencjonalną
Okazuje się, że drożdże karmione octanem wytwarzają mniej więcej taką samą ilość witaminy B9, jak te, które jedzą cukier. Zaledwie 6 gramów, czyli 0,4 łyżki zebranych suszonych drożdży, pokrywa dzienne zapotrzebowanie na witaminę B9. Poziom witamin zmierzył zespół kierowany przez współautora Michaela Rychlika z Politechniki w Monachium w Niemczech.
W przypadku białka naukowcy odkryli, że jego poziom w drożdżach jest wyższy niż w wołowinie, wieprzowinie, rybach i soczewicy. Osiemdziesiąt pięć gramów, czyli 6 łyżek stołowych, drożdży zapewnia 61% dziennego zapotrzebowania na białko, podczas gdy wołowina, wieprzowina, ryby i soczewica zaspokajają odpowiednio 34%, 25%, 38% i 38% zapotrzebowania. Jednakże drożdże należy leczyć, aby pozbyć się związków, które mogą zwiększać ryzyko dny moczanowej w przypadku nadmiernego spożycia. Mimo to drożdże poddane obróbce nadal pokrywają 41% dziennego zapotrzebowania na białko, porównywalne z tradycyjnymi źródłami białka.
Sprostanie wyzwaniom związanym z ochroną środowiska i bezpieczeństwem żywności
Technologia ta ma na celu sprostanie kilku globalnym wyzwaniom: ochrona środowiska, bezpieczeństwo żywnościowe i zdrowie publiczne. Opieranie się na czystej energii i CO2system zmniejsza emisję dwutlenku węgla podczas produkcji żywności. Oddziela użytkowanie gruntów od rolnictwa, uwalniając przestrzeń dla ochrony. Angenent podkreśla też, że nie prześcignie rolników. Zamiast tego technologia pomoże skoncentrować rolników na zrównoważonej produkcji warzyw i upraw. Drożdże opracowane przez zespół mogą także pomóc krajom rozwijającym się przezwyciężyć niedobory żywności i niedobory żywieniowe, dostarczając białka i witaminy B9.
Zanim jednak zespół badawczy wybierze drożdże z półki sklepowej jako alternatywę białkową, Angenent twierdzi, że jest jeszcze wiele do zrobienia. Planują optymalizację i zwiększenie skali produkcji, zbadanie bezpieczeństwa żywności, przeprowadzenie analiz technicznych i ekonomicznych oraz ocenę zainteresowania rynku.
„Fakt, że możemy jednocześnie wytwarzać witaminy i białko z dość dużą szybkością, bez użycia ziemi, jest ekscytujący” – mówi Angenent. „Produkt końcowy jest wegetariański/wegański, nie zawiera GMO i jest zrównoważony, co może spodobać się konsumentom”.
Odniesienie: „Moc do witamin: produkcja kwasu foliowego (witaminy B9) z odnawialnej energii elektrycznej i CO2 za pomocą systemu białek mikrobiologicznych” Lisa Marie Schmitz, Nicolai Kreitli, Lisa Obermaier, Nadine Weber, Michael Rychlik i Largus T. Angenent, 12 wrzesień 2024, Trendy w biotechnologii.
DOI: 10.1016/j.tibtech.2024.06.014
Prace te były wspierane przez Fundację Alexandra von Humboldta, Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań w Niemczech, Centrum Badań nad CO2 Fundacji Novo Nordisk (CORC), SPRIND GmbH oraz Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań.
