中国の科学者が石炭をタンパク質に変える画期的な成果を達成

サウスチャイナ・モーニング・ポスト（中国・香港）は、石炭からタンパク質を生産することが経済的に実現可能になったのは今回が初めてだと報じた。

世界人口の増加に伴い、食糧需要も絶えず増加しており、これは動物飼料に使用されるタンパク質の需要に正比例しています。特に中国は深刻なタンパク質源不足に直面している。

中国は養豚と水産養殖で世界をリードしているにもかかわらず、長年にわたり家畜飼料用の大豆を輸入に依存しており、年間輸入量は約1億トン、依存率は80％を超えている。したがって、高品質のタンパク質を生産するための迅速かつ効率的な方法の開発は非常に重要です。そして最も有望な解決策は合成生物学です。

生物学的タンパク質を合成する方法はいくつかあります。最も簡単な方法は、コーンスティープリカー（トウモロコシの湿式製粉の副産物）、蒸留粕、稲わらなどの食品産業や農業産業からの副産物を、微生物による変換を通じてより価値の高いタンパク質に変換することです。しかし、これらの副産物は供給や品質が不安定であり、工業規模での生産は困難です。

もう一つの方法は、化学物質を使用して工業発酵を行い、エネルギーを生産する方法です。一例としては、石炭由来のメタノールを原料として使用することが挙げられます。これは、呉欣教授率いる中国科学院（CAS）天津工業バイオテクノロジー研究所の科学者たちが研究していることです。

呉欣氏は中国科学報誌に寄稿し、次のように述べている。「世界の石炭埋蔵量は約1兆700億トンで、ガス化によってメタノールに変換できる。」水と混合したメタノールは発酵に非常に効果的であり、特別な装置を必要としません。」

ウー・シン氏のチームは、従来のタンパク質合成よりも安価にタンパク質を生産する技術を開発した。この研究結果は、査読付き科学誌「バイオ燃料とバイオ製品のためのバイオテクノロジー」に2023年11月17日に掲載された。

「メタノールから細胞タンパク質を合成する研究は1980年代に始まり、主に酵母株の選択とプロセスの最適化に焦点が当てられていました。しかし、コストが高いため、メタノール合成タンパク質製品は大豆タンパク質と競争できず、大規模に生産されていません」とウー氏は述べた。

この問題に取り組むため、彼のチームは中国全土のブドウ園、森林、湿地から2万以上の酵母サンプルを収集した。それらのサンプルから、効果があると思われる菌株を特定した。

そして、ピキア・パストリスの野生株の特定の遺伝子をノックアウトすることで、優れたメタノール代謝と耐性を持つ酵母を作り出した。この技術により、メタノールをタンパク質に変換するという目標が達成されました。

研究者らは、ピキア・パストリスを用いて、乾燥細胞重量120g/リットル、粗タンパク質含有量67.2%を得た。メタノールからタンパク質への変換効率は理論値の92%に達しました。変換率が高いため、このタンパク質生産方法は経済的に非常に魅力的です。

ウー氏は、耕作地を必要とせず、季節や気候の影響を受けないと述べた。さらに、微生物のタンパク質含有量は 40 ～ 85% で、天然植物よりも大幅に高くなっています。

これらの微生物は、アミノ酸、ビタミン、無機塩、脂肪、炭水化物も豊富に含み、さまざまな用途で魚粉、大豆粉、肉、脱脂粉乳の一部を置き換えることができます。

細菌性タンパク質は栄養価が高く、大豆タンパク質に含まれるようなアレルゲンを含まないため、優れたタンパク質源となります。