Исследователям из Копенгагенского университета не только удалось использовать сине-зеленые водоросли в качестве «суррогатной матери» для нового белка, но и заставить микроводоросли производить белковые нити, подобные мясным волокнам. Это достижение может стать ключом к созданию экологически чистых и доступных продуктов питания, которые имеют желаемую потребителями текстуру и требуют минимальной обработки.
Рынок растительных заменителей животных продуктов продолжает привлекать инвестиции, а также интересен исследователям, занятым в сферах пищевой науки (требуется улучшить текстуру таких альтернатив) и экологии, поскольку некоторые альтернативы белкам растительного происхождения в любом случае не столь устойчивы из-за ресурсов, потребляемых на их переработку.
Команда исследователей Копенгагенского университета считает, что сине-зеленые водоросли станут полноправными и, возможно, ведущими игроками на рынке растительных альтернатив. Это не те печально известные виды, которые летом представляют собой ядовитый бульон в воде, а нетоксичные.
«Цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, — это живые организмы, и мы смогли заставить производить белок, который они не производят в природе. Особенно интересно то, что белок образуется в виде волокнистых нитей, которые чем-то напоминают волокна мяса или сыра», — говорит профессор Пол Эрик Йенсен с факультета пищевых наук.
В новом исследовании, опубликованном в ACS Nano , Йенсен и его коллеги из Копенгагенского университета, сообщают, что цианобактерии могут служить организмами-хозяевами для нового белка, встраивая чужеродные гены в цианобактерии. Внутри цианобактерий белок организуется в виде крошечных нитей или нановолокон.
Минимальная обработка - максимальная экологичность
Ученые всего мира обратили внимание на цианобактерии и другие микроводоросли как на потенциальную альтернативную пищу. Как и растения, они растут посредством фотосинтеза, а также содержат как большое количество белка, так и полезные полиненасыщенные жирные кислоты.
Пол Эрик Йенсен, возглавляющий исследовательскую группу, специализирующуюся на растительных продуктах питания и биохимии растений, подчеркивает: «Это организм, который можно легко выращивать экологически устойчивым образом, поскольку он выживает за счет воды, атмосферного CO 2 и солнечных лучей. Этот результат дает цианобактериям еще больший потенциал в качестве устойчивого ингредиента».
Многие исследователи по всему миру работают над разработкой усилителей текстур для альтернативных растительных продуктов. Часто используется горох или соя, однако, эти варианты требуют значительного объема обработки, поскольку семена необходимо измельчить и извлечь из них белок, чтобы достичь достаточно высоких концентраций белка.
«Если мы сможем использовать в пищевых продуктах всю цианобактерию, а не только белковые волокна, это сведет к минимуму объем необходимой обработки. В исследованиях пищевых продуктов мы стремимся избегать слишком интенсивной обработки, поскольку она снижает пищевую ценность ингредиента, а также требует использования очень много энергии», — говорит Йенсен.
Сейчас группа работает над тем, как можно начать коммерчески выгодное производство белковых нитей из цианобактерий. Йенсен настроен оптимистично: «Нам необходимо усовершенствовать эти организмы, чтобы они производили больше белковых волокон. Можно сравнить с молочными коровами, которых мы заставляем производить безумное количество молока для нас, но в данном случае процесс намного этичнее, и я уверен, мы добьемся успеха. Это лучший способ производства белка».
Цианобактерии, такие как спирулина, уже выращиваются в промышленных масштабах в нескольких странах — в основном для целей здорового питания. Производство обычно происходит в так называемых водоемах под открытым небом или в камерах фотобиореакторов, где организмы растут в стеклянных трубках.
По словам Йенсена, Дания является очевидным местом для создания «фабрик по производству микроводорослей» для производства белковых цианобактерий. В стране есть биотехнологические компании с необходимыми навыками и развитый сельскохозяйственный сектор.
«В принципе, датское сельское хозяйство могло бы производить цианобактерии и другие микроводоросли так же, как сегодня производят молочные продукты. Можно было бы ежедневно собирать определенную часть клеток в виде свежей биомассы. Концентрируя клетки цианобактерий, вы получаете что-то похожее на песто, но с белковыми нитями. И при минимальной обработке его можно добавлять непосредственно в пищу», заключил исследователь.
Источник: University of Copenhagen. На фото цианобактерии с белковыми волокнами, видимые под микроскопом. Белковые волокна отмечены буквой F. Фото: ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.3c08600.