Đây là lần đầu tiên việc 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 đi lên, 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 nuôi lợn và thủy sản, qua nhiều năm, 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 là hơn 80%. Do đó, 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 là công nghệ sinh học tổng hợp.
Có một số biện pháp để tổng hợp protein sinh học. Cách đơn giản nhất là chuyển đổi các phụ phẩm từ ngành thực phẩm và nông nghiệp, như rượu ngâm ngô (sản phẩm phụ của quá trình xay ướt ngô), ngũ cốc chưng cất và rơm rạ... thành protein có giá trị cao hơn thông qua quá trình biến đổi vi sinh vật. Tuy nhiên, những sản phẩm phụ này có nguồn cung và chất lượng không ổn định, gây khó khăn cho sản xuất quy mô công nghiệp.
Một phương pháp khác lại liên quan đến quá trình lên men công nghiệp sử dụng hóa chất tạo ra năng lượng. Ví dụ là sử dụng metanol có nguồn gốc từ than đá làm nguyên liệu thô. Đây là những gì 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 dẫn đầu, đang nghiên cứu.
Ông Wu Xin đã viết bài đăng trên tạp chí China Science Bulletin trong đó có nội dung: “Với trữ lượng toàn cầu khoảng 1,07 nghìn tỷ tấn, than có thể được chuyển đổi thành metanol thông qua quá trình khí hóa. Methanol trộn với nước mang lại hiệu quả cao trong quá trình lên men và không cần dùng thiết bị chuyên dụng”.
Nhóm của ông Wu Xin đã phát triển được công nghệ sản xuất protein rẻ hơn so với quá trình tổng hợp protein truyền thống. Phát hiện này đã được công bố trên tạp chí bình duyệt khoa học Biotechnology for Biofuels and Bioproducts vào ngày 17/11/2023.
“Nghiên cứu tổng hợp protein tế bào từ metanol bắt đầu vào những năm 1980, tập trung chủ yếu lựa chọn chủng nấm men và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Tuy nhiên, do chi phí cao, các sản phẩm protein tổng hợp metanol không thể cạnh tranh 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 đầm lầy trên khắp Trung Quốc. Từ những mẫu đó, họ đã xác định được các chủng có khả năng sử dụng hiệu quả.
Và bằng cách loại bỏ các gien cụ thể trong chủng Pichia pastoris hoang dã, họ đã tạo ra một loại nấm men có năng lực chuyển hóa và chịu đựng metanol đáng kể. Kỹ thuật này đã thúc đẩy mục tiêu chuyển đổi metanol thành protein.
Các nhà nghiên cứu đã thu được trọng lượng tế bào khô 120g/lít và hàm lượng protein thô 67,2% với Pichia pastoris. Hiệu suất chuyển đổi metanol thành protein đạt 92% giá trị lý thuyết. Tỷ lệ chuyển đổi cao khiến phương pháp sản xuất protein này rất hấp dẫn về mặt kinh tế.
Ông Wu cho biết trong nó không đòi hỏi đất canh tác, không bị ảnh hưởng bởi mùa vụ và 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, tạo điều kiện để chúng thay thế một phần bột cá, đậu nành, thịt và sữa bột gầy trong nhiều ứng dụng khác nhau.
Protein vi khuẩn rất giàu dinh dưỡng và không có chất gây dị ứng như trong protein đậu nành, khiến chúng trở thành nguồn protein tuyệt vời.
