Подписаться

Одноклеточный метановый белок - готов ли мир к этой инновации в пищевых системах?

Джеймс Уодделл беседует с доктором Джейми Хинксом о пищевых инновациях с использованием одноклеточных белков из метана.

В свете Саммит Организации Объединенных Наций по продовольственным системам проводимой сегодня, целью которой является создание более здоровых, устойчивых и более справедливых продовольственных систем, в настоящее время настоятельно необходимо разработать инновационные методы производства продуктов питания, если человечество намерено создать более устойчивые продовольственные системы. Мы поговорили с доктором Джейми Хинксом, главным научным сотрудником Сингапурского центра экологических инженерных наук о жизни (СЦЕЛСЕ), о его текущем исследовании с использованием биологических систем высокого давления для производства высококачественного одноклеточного белка из метана.

Доктор Хинкс, как бы вы объяснили неспециалисту ваше исследование продуктов питания, приготовленных из метана?

Лучший способ начать понимать эту технологию — рассматривать пищу и топливо как взаимозаменяемые вещи. Топливо — это материал, содержащий энергию, которую можно использовать для выполнения полезной работы, будь то в машине или в организме. Топливо, которое потребляют люди и которое мы называем пищей, имеет биологическое происхождение и, говоря упрощенно, состоит из растительной или животной биомассы. Эта биомасса накапливается по мере того, как организмы питаются и растут. Некоторые из них очень вкусные, например, грибы.

Теперь, с точки зрения микроба, все, что содержит энергию, является потенциальным источником пищи. Одноклеточные организмы потребляют множество источников энергии, включая источники небиологического происхождения, которые могут показаться людям необычными. Например, микробы могут поедать металлы и отходы химических веществ, таких как растворители. В случае с пищей из метана метан используется для питания бактерий. Метан может быть получен биологически или геологическими процессами. Так, некоторые бактерии специализируются на потреблении метана и по мере роста их биомасса становится хорошим источником съедобного белка. Эти бактерии называются метанотрофами, что означает «пожиратели метана».

Конкретный научный процесс называется окислением метана метанотрофными бактериями. Метанотрофия происходит естественным образом в средах, где присутствует метан, например, на рисовых полях или просачиваниях углеводородов. Выращивание метанотрофов в обогащенных метаном условиях в биореакторе позволяет использовать этот процесс для получения белка. Метан может быть побочным продуктом очистки сточных вод или производства нефти. Процесс, который я в настоящее время исследую и который я буду развивать, будет использовать высокое давление для увеличения растворимости метана и, следовательно, сделать более простым и эффективным выращивание метанотрофов с меньшими затратами.

Почему сегодня особенно важно исследовать этот процесс? В вашем случае, не могли бы вы дать некоторое представление о том, почему это интересно для таких стран, как Сингапур?

Что ж, устойчивое производство продуктов питания сегодня является важной задачей, и мы должны рассмотреть все варианты для удовлетворения растущего спроса на продукты питания, который к 60 году должен увеличиться на 2050%. Правительство Сингапура взяло на себя обязательство удовлетворять 30% своих потребностей в питании. к 2030 году в своем «30 по 30Цель продовольственной безопасности. Сингапуру не хватает значительных земельных ресурсов для традиционного сельского хозяйства, поэтому процессы производства белка с высокой плотностью должны быть представлены в будущем ландшафте продовольственной безопасности Сингапура. Несмотря на то, что правительство Сингапура объявило об этом решении до появления COVID-19, пандемия укрепила идею продовольственной безопасности для большинства людей.

В Сингапуре было очень мало нехватки - единственная нехватка, которую я заметил, была нехватка консервированных помидоров в течение короткого времени, и мой драм-усилитель еще не был доставлен! Это лишь мелкие неудобства. Тем не менее, призрак нехватки продовольствия не устраивал среднего сингапурца, поэтому обеспечение запасов продовольствия на будущее — разумный шаг.

Чем этот источник белка отличается от традиционного корма для скота? И не могли бы вы рассказать нам, как этот процесс можно использовать как часть инновационного решения для потребления пищи людьми?

Он хорошо сравним с традиционным кормом для скота. Со своей стороны, я намерен разработать уникальный и усовершенствованный процесс, адаптированный к потребностям Сингапура. Теперь я изначально намеревался разработать этот процесс для корма для животных. Вы знаете, что есть еще большой социальный барьер, который нужно преодолеть, прежде чем люди начнут есть бактериальный белок, и некоторые технические проблемы, такие как уровни нуклеиновых кислот, которые нужно сгладить. Итак, шаг за шагом. Тем временем есть много интересной науки, которой можно заняться. Я считаю, что есть некоторые особые аспекты метаболизма высокого давления, которые принесут уникальные преимущества конечному продукту, который будет иметь полезные для здоровья и пребиотические качества. Я буду держать их близко к моей груди на данный момент.

ISC-IIASA Устойчивые пищевые системы В докладе делается вывод о том, что «чтобы накормить растущее и более богатое население, потребуется повысить продуктивность и разнообразие сельскохозяйственных культур и скота» и что «необходимо поддерживать и ускорять инновации, направленные на открытие новых и альтернативных источников пищи», что будет соответствовать новым методы, такие как питание из метана.

Но можем ли мы предположить, что этот процесс производства продуктов питания из метана действительно повысит устойчивость продовольственных систем, учитывая, что он также может усилить нашу зависимость от природного газа? Кроме того, если этот процесс будет расширен, это может значительно сократить потребность в земле для выращивания корма для скота, но не увеличит ли это также значительно выбросы углекислого газа?

Отличные вопросы. Что касается вашего первого, как я уже упоминал, я изначально предлагаю использовать метан из возобновляемых ресурсов, при этом метан имеет биогенное происхождение и производится метаногенными одноклеточными организмами, называемыми археями. И даже здесь, где нет лучшего применения, например, для выработки тепла или электричества. Хотя потоки отходов небиогенного метана совместимы, я не предвижу, что этот тип производства продуктов питания станет движущей силой нефтехимического производства или утилизации.

На ваш второй вопрос: по данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), радиационная способность метана до 86 раз выше, чем у двуокиси углерода. Таким образом, преобразование метана в углекислый газ является лучшей перспективой для нашего климата. Я предлагаю использовать потоки отходов, что является разумным использованием наших ресурсов, а метан биогенного происхождения является возобновляемым ресурсом.


Саммит Организации Объединенных Наций по продовольственным системам направлен на создание более здоровых, устойчивых и более справедливых продовольственных систем, поэтому считаем ли мы, что «за» этот метод перевешивает «против» и, следовательно, может, среди других инновационных методов, помочь в достижении устойчивого развития? Цели?

Абсолютно, это не ежу понятно. Потоки газообразных отходов — отличный способ производства белка, поскольку их легко контролировать, они относительно гомогенны и легко поддаются стерилизации. Не говоря уже о том, что эти процессы имеют очень высокую плотность. Например, плотность продукции, которую вы можете получить с помощью метаногенной конверсии, составляет 4 кг мXNUMX.3 h-1. Это 4 килограмма биомассы в одном кубическом метре каждый час! Чтобы представить это в перспективе, IBC-цистерны (контейнеры средней грузоподъемности), которые вы, возможно, видели лежащими на промышленных площадках, имеют объем около одного кубического метра. Это эквивалентно одной корове или полутонне биомассы примерно за пять дней! Чтобы разводить крупный рогатый скот, требуется около 18 месяцев и около акра земли. Это всего лишь цифры, которые делают исследование стоящим. Но добавьте к этому множество экологических преимуществ, а также тот факт, что это этический источник белка, и я думаю, что это делает очень привлекательную технологию.


Как ученый, что вы хотите, чтобы политики поняли, чтобы сделать наши продовольственные системы более устойчивыми?

Я хотел бы, чтобы политики поняли, что нам нужно действовать быстро, чтобы обеспечить переход к более устойчивым продовольственным системам. Нам необходимо преодолеть множество культурных барьеров, чтобы добиться улучшения систем производства продуктов питания. Политика должна быть гибкой и поддерживающей, а приоритетные средства для передовых исследований должны быть доступны, предпочтительно таким образом, чтобы более эффективно поддерживать молодых и средних исследователей.


Доктор Джейми Хинкс
Доктор Джейми Хинкс — главный научный сотрудник Сингапурского центра инженерных наук об окружающей среде (СЦЕЛСЕ)финансируется правительством Сингапура (Национальный исследовательский фонд, Министерство образования, Наньянский технологический университет и Национальный университет Сингапура). Ранее он занимал должность старшего научного сотрудника в SCELSE. До этого д-р Хинкс был научным сотрудником Наньянского технологического университета в Сингапуре.

@jamiehinks5

Изображение на Мегуми Начев on Unsplash

перейти к содержанию