Nguồn: nhipcaudautu.vn

Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một phương pháp chi phí thấp để biến than thành protein để sử dụng làm thức ăn chăn nuôi. Ảnh: Shutterstock

Khi nhu cầu về thức ăn chăn nuôi tăng cao, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã phát triển một phương pháp đột phá mới, nhằm tạo ra protein bằng cách sử dụng metanol có nguồn gốc từ than đá, nguồn nhiên liệu rẻ nhưng mang lại hiệu quả cao.

Đây là lần đầu tiên việc sản xuất protein từ than đá có tính khả thi về mặt kinh tế. Trong bối cảnh dân số toàn cầu tăng nhanh, nhu cầu về thực phẩm cũng gia tăng, dẫn đến nhu cầu về protein sử dụng trong thức ăn chăn nuôi cũng tăng lên. Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi Trung Quốc đang đối mặt với tình trạng thiếu hụt nguồn cung protein nghiêm trọng.

Mặc dù dẫn đầu thế giới về sản lượng thịt lợn, nuôi trồng thuỷ sản trong nhiều năm, Trung Quốc vẫn phụ thuộc nhiều vào đậu nành nhập khẩu làm thức ăn chăn nuôi, với khối lượng nhập khẩu 100 triệu tấn/năm, chiếm 80% tổng nhu cầu của cả nước.

Do đó, nỗ lực phát triển phương pháp sản xuất protein chất lượng cao nhanh chóng và hiệu quả là rất quan trọng. Và giải pháp này được đánh giá là có nhiều triển vọng nhất trong nhóm công nghệ sinh học tổng hợp.

Trên thực tế, có nhiều cách để tổng hợp protein sinh học. Cách đơn giản nhất là chuyển đổi các sản phẩm phụ từ các ngành công nghiệp thực phẩm và nông nghiệp, chẳng hạn như lên men ngô, ngũ cốc hay ủ rơm để tạo thành các sản phẩm protein có giá trị cao hơn thông qua quá trình biến đổi vi sinh vật. Tuy nhiên, các sản phẩm phụ này thường không có nguồn cung ổn định về sản lượng và chất lượng, dẫn đến việc gặp khó khăn trong sản xuất.

Nhằm khắc phục những tồn tại trên, các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ sinh học Công nghiệp Thiên Tân, Học viện Khoa học Trung Quốc (CAS) do Giáo sư Wu Xin đứng đầu đã nghiên cứu phương pháp tổng hợp protein mới từ than đá.

“Với trữ lượng khoảng 1,07 nghìn tỉ tấn, than đá hoàn toàn có thể chuyển đổi thành metanol thông qua quá trình khí hoá than. Metanol hoà tan trong nước mang lại hiệu suất cao trong quá trình lên men so với chất khí và không cần sử dụng các thiết bị lên men chuyên dụng”, Giáo sư Wu cho biết.

Nhóm nghiên cứu của ông đã phát triển công nghệ sản xuất protein rẻ hơn so với quá trình tổng hợp protein truyền thống. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Biotechnology for Biofuels and Bioproducts có xem xét bởi người đồng nghiệp vào ngày 17/11 năm ngoái. Chủng nấm men Pichia pastoris (P. pastoris), được sử dụng trong quá trình này, được phát triển bằng cách sử dụng metanol. Tuy nhiên, do metanol có tính độc hại và quá trình chuyển hoá phức tạp nên khoảng 20% sản lượng bị thất thoát trong khi chuyển hoá. Phần đó biến thành CO2 và nước thay vì được sử dụng để tổng hợp protein, làm giảm hiệu quả và gia tăng chi phí.

“Nghiên cứu tổng hợp protein tế bào từ metanol bắt đầu vào những năm 1980, chủ yếu tập trung vào việc lựa chọn chủng và tối ưu hoá quy trình sản xuất. Tuy nhiên, do chi phí cao, các sản phẩm protein tổng hợp từ metanol không thể cạnh tranh với protein đậu nành cũng như chưa được sản xuất trên quy mô lớn”, Giáo sư Wu cho biết.

Để giải quyết vấn đề, nhóm của Giáo sư đã thu thập hơn 20.000 mẫu men từ vườn nho, rừng và vùng đầm lầy trên khắp cả nước. Từ những mẫu này, nhóm nghiên cứu xác định được các chủng men có khả năng sử dụng hiệu quả các loại đường và rượu khác nhau làm nguồn carbon.

Bằng cách loại bỏ các gen cụ thể trong chủng Pichia pastoris hoang dã, các nhà nghiên cứu tạo ra loại nấm men có khả năng chịu được metanol có hiệu suất trao đổi tốt hơn. Kỹ thuật này giúp gia tăng đáng kể mục tiêu chuyển đổi metanol thành protein. Về mặt lý thuyết, hiệu quả quá trình chuyển hoá này đạt 92% giá trị lý thuyết. Tỉ lệ chuyển đổi cao khiến phương pháp sản xuất protein từ than đá trở nên hấp dẫn hơn về mặt kinh tế.

“Không cần đất canh tác, không bị ảnh hưởng bởi vụ mùa và khí hậu, phương pháp này cho hiệu suất cao hơn gấp nghìn lần so với các phương pháp nông nghiệp truyền thống. Ngoài ra, hàm lượng protein trong vi sinh vật dao động từ 40 đến 85%, cao hơn đáng kể thực vật tự nhiên”, Giáo sư cho biết.