Сами по себе растительные белки не содержат необходимых аминокислот в достаточном количестве, чтобы служить оптимальным источником питания.
Белок принято считать полноценным, только если он включает все девять незаменимых аминокислот в определенной пропорции. Человеческий организм, как и организм моногастричных животных, не способен синтезировать эти соединения самостоятельно, поэтому они должны поступать вместе с пищей. Поскольку многие культуры изначально бедны теми или иными компонентами, доцент Кристиан Солем из Национального института пищевых продуктов DTU и его коллеги предложили использовать специфические микроорганизмы для искусственного обогащения сырья ключевыми нутриентами и витаминами. Детальные результаты этого изыскания под заголовком «A Novel and Simple Fermentation Approach for Adjusting the Amino Acid Composition in Plant Biomasses to Enhance Nutritional Value for Humans and Animals» были представлены научному сообществу на страницах издания Journal of Agricultural and Food Chemistry.
Для достижения этого результата исследователи разработали и применили оригинальный двухэтапный процесс ферментации.
На первом этапе они обработали исходную растительную биомассу бактерией Bacillus subtilis subsp. natto. Этот микроорганизм эффективно расщепляет стойкие растительные белки на более мелкие компоненты и высвобождает различные источники азота.
Затем на втором этапе ученые добавили в среду еще один микроорганизм — Corynebacterium glutamicum, который использует эти освободившиеся источники азота для активного производства лизина. Лизин является одной из девяти незаменимых аминокислот, крайне необходимых организму.
Итоги биотехнологического воздействия оказались впечатляющими: после завершения ферментации содержание лизина в бобах увеличилось в 3,4 раза, а в рапсовом шроте — в 3,6 раза. Исследователи зафиксировали итоговую концентрацию лизина на уровне 37,5 и 29 граммов на килограмм сухого вещества соответственно. В настоящее время научная группа уже работает над созданием аналогичных решений для обогащения культур двумя другими незаменимыми аминокислотам.
По словам Кристиана Солема, ценность разработанного подхода кроется не только в обогащении состава, но и в том, что микроорганизмы частично расщепляют жесткие белки, существенно облегчая их последующее усвоение.
Данный биологический процесс нивелирует негативное воздействие так называемых антинутриентов — особых соединений в сельскохозяйственных культурах, которые в обычных условиях блокируют всасывание полезных веществ в пищеварительном тракте.
Текущая научная работа ведется в рамках комплексного проекта NextOrganic, который на данном этапе сфокусирован на улучшении кормовой базы в животноводстве. Тем не менее, созданная датскими экспертами технология универсальна и в долгосрочной перспективе найдет применение в оптимизации продуктов питания непосредственно для людей.
Исследователи убеждены, что масштабирование их метода способно ощутимо смягчить глобальную проблему скрытого голода и недоедания в странах с низким уровнем дохода, где местное население вынуждено придерживаться несбалансированной диеты с избыточным преобладанием растительной пищи.
Основная практическая часть экспериментов проводилась на базе бобов фава (конских бобов) и рапсового жмыха, которые массово производятся на территории Дании и всей Северной Европы, хотя технология без труда адаптируется под любые региональные сельскохозяйственные культуры.
Бобы фава выступают богатым растительным источником белка для пищепрома и животноводства, а рапсовый жмых представляет собой высокобелковый субстрат, остающийся после промышленного отжима растительного масла. Оба эти ресурса при должной обработке способны полностью заменить дорогую импортную сою, которая сегодня доминирует на рынке кормов.
Внедрение ферментированных растительных матриксов в животноводстве решает еще и острую экологическую проблему. Острая нехватка незаменимых аминокислот в базовых кормах приводит к болезням и сильному замедлению роста скота.
Традиционно эту проблему пытаются обходить двумя путями: либо искусственно примешивают очищенные аминокислоты промышленного производства, либо существенно завышают общую долю протеина в рационе.
Как подчеркивает профессор кафедры животноводства и ветеринарии Орхусского университета Ян Верум Нёргор, в сфере экологически чистого органического свиноводства и птицеводства использование синтетических аминокислот запрещено законом, из-за чего фермеры вынуждены банально перекармливать поголовье избыточным количеством белка. Когда животные получают протеина больше, чем способен переработать их организм, неизбежно активизируется интенсивное выделение азота вместе с мочой и фекалиями, что создает токсическую нагрузку на окружающую среду.
Целенаправленное улучшение белкового профиля локального растительного сырья с помощью бактерий повышает общую конверсию и эффективность корма, минимизирует отходы сельского хозяйства и прекращает опасное азотное загрязнение почв и водоемов.
Источник: Technical University of Denmark.
