告别传统农业？德国科学家设法从空气和水中获取蛋白质

德国研究人员开发出一种利用可再生能源从微生物中生产蛋白质和维生素 B9 的可持续方法。这种以酵母为基础的替代品无需耕地，营养丰富，有助于应对全球粮食挑战。

德国的研究人员开发出一种方法，只需向微生物提供氢气、氧气和二氧化碳，就能从它们身上获取蛋白质和维生素 B9。这项技术最近发表在《细胞》出版社的《生物技术趋势》杂志上，它利用可再生能源生产出一种可持续的、富含微量营养素的蛋白质替代品，有朝一日可能会出现在我们的餐桌上。

"这是一个类似于酿造啤酒的发酵过程，但我们给微生物提供的不是糖，而是气体和醋酸盐，"通讯作者、德国图宾根大学的拉尔古斯-安根特（Largus Angenent）说。"我们知道酵母菌可以自己用糖生产维生素 B9，但是，我们不知道它们是否也能用醋酸生产维生素 B9。"

"全球人口即将达到 100 亿，随着气候变化和土地资源有限，生产足够的粮食将变得越来越困难，"安根特说。"一种替代方法是通过生物技术在生物反应器中培育蛋白质，而不是种植农作物来喂养动物。这使农业效率大大提高。"

研究小组设计了一个两级生物反应器系统，用于生产富含蛋白质和维生素 B9 的酵母。这种维生素又称叶酸，是细胞生长和新陈代谢等人体功能所必需的。在第一阶段，栖热厌氧杆菌将氢气和二氧化碳转化为醋酸，醋酸存在于醋中。在第二阶段，酵母菌（通常被称为面包酵母）以醋酸和氧气为食，制造蛋白质和维生素 B9。氢气和氧气可以通过清洁能源（例如风车）产生的电能在水中产生。

原来，醋酸纤维喂养的酵母产生的维生素 B9 与吃糖的酵母差不多。只要 6 克（或 0.4 汤匙）收获的干酵母就能满足每日维生素 B9 的需求。由合著者之一、德国慕尼黑工业大学的 Michael Rychlik 领导的研究小组对维生素含量进行了测量。

研究人员发现，酵母中的蛋白质含量超过了牛肉、猪肉、鱼肉和扁豆。85 克或 6 汤匙的酵母能提供 61% 的日常蛋白质需求，而牛肉、猪肉、鱼和扁豆则分别能满足 34%、25%、38% 和 38% 的需求。不过，酵母应经过处理，以去除过量食用会增加痛风风险的化合物。即便如此，经过处理的酵母仍能满足每日蛋白质需求量的 41%，与传统蛋白质来源相当。

这项技术旨在应对环境保护、粮食安全和公共卫生等全球挑战。该系统利用清洁能源和二氧化碳，减少了粮食生产过程中的碳排放。它使土地使用与耕作脱钩，为保护环境腾出空间。安根特还强调，它不会取代农民。相反，这项技术将帮助农民集中精力，以可持续的方式生产蔬菜和农作物。该团队的酵母还可以通过提供蛋白质和维生素 B9，帮助发展中国家克服粮食短缺和营养不良问题。

但是，在杂货店的货架上挑选研究小组的酵母作为蛋白质替代品之前，安根特说还有很多工作要做。他们计划优化和扩大生产规模，调查食品安全，进行技术和经济分析，并评估市场兴趣。

"我们可以在不使用任何土地的情况下，以相当高的生产率同时生产维生素和蛋白质，这一事实令人兴奋，"安根特说。"最终产品是素食/纯素、非转基因和可持续的，这可能会吸引消费者"。

编译自scitechdaily

DOI: 10.1016/j.tibtech.2024.06.014