للحد من استهلاك اللحوم.. تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى بروتين وحمض الفوليك باستخدام خميرة الخبز

اكتشف العلماء طريقة لتحويل الغازات إلى خميرة تحتوي على كمية بروتين أكبر من لحم البقر وكمية كافية من حمض الفوليك

ماذا لو كان الأسيتات وثاني أكسيد الكربون قادرين على مساعدتك في تلبية احتياجاتك الغذائية اليومية؟

هذا ما يقترحه الباحثون في جامعة توبنجن في ألمانيا، حيث وجدوا طريقة لإنتاج الخميرة باستخدام ثاني أكسيد الكربون والأكسجين والهيدروجين.

باستخدام عملية مشابهة لتخمير البيرة، قام العلماء بتغذية الميكروبات بهذه الغازات والأسيتات (مركب موجود في الخل) بدلاً من السكر لإنتاج البروتين وحمض الفوليك (المعروف أيضًا باسم فيتامين ب 9).

تعتمد هذه العملية على الطاقة المتجددة وتتجنب الحاجة إلى الأراضي الزراعية، مما يؤدي إلى انخفاض الانبعاثات بشكل كبير وطريقة فعالة لإنتاج الغذاء لإطعام السكان الذين من المتوقع أن ينمو عددهم إلى 10 مليارات بحلول عام 2050.

يمكن استخدام الخميرة الناتجة كقاعدة لمنتجات اللحوم النباتية، مما يساعد على إزالة الكربون من قطاع الثروة الحيوانية.

البروتين الجديد

من الطاقة إلى البروتين إلى الفيتامينات

وتستمد الدراسة، التي نشرت في مجلة Trends in Biotechnology ، من “تكنولوجيا الطاقة إلى البروتين” التي طورها نفس العلماء لإنتاج البروتين الميكروبي من الطاقة المتجددة وثاني أكسيد الكربون.

هنا، تم استخدام بكتيريا Clostridium ljungdahlii لاختزال ثاني أكسيد الكربون بالهيدروجين إلى أسيتات، والتي يتم دمجها مع الأكسجين وتحويلها إلى بروتينات بواسطة خميرة الخباز Saccharomyces cerevisiae (يمكن إنتاج الهيدروجين والأكسجين عن طريق التحليل الكهربائي، أو باستخدام الكهرباء المتجددة لتقسيم H2O إلى H2 وO2) ).

ولكن الخطوة الأولى لم تنجح إلا من خلال المكملات الغذائية المستمرة من الفيتامينات.

وأوضح المؤلف الرئيسي لارجوس أنجينينت: “لا يستطيع البشر أن يعيشوا على البروتينات وحدها، لذا أردنا إنتاج فيتامين ب9 في نفس الوقت”.

في تجربة “الطاقة إلى فيتامين”، استبدل أنجينينت وفريقه بكتيريا C ljungdahlii ببكتيريا Thermoanaerobacter kivui، وهي بكتيريا أكثر قوة، في نظام المفاعل الحيوي المكون من مرحلتين.

في الخطوة الأولى، تقوم بكتيريا Thermoanaerobacter kivui بتحويل الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون إلى أسيتات.

وفي المرحلة الثانية، يتم تغذية خميرة الخبز بالأكسجين وهذا الأسيتات لإنتاج كميات كبيرة من البروتين وفيتامين ب9.

ويقول أنجيننت: “كنا نعلم أن الخميرة يمكنها إنتاج فيتامين ب9 بمفردها باستخدام السكر، ولكننا لم نكن نعرف ما إذا كانت قادرة على فعل الشيء نفسه باستخدام الأسيتات.

وبما أننا لم نعد نضيف فيتامين ب9، فنحن على يقين من أنه يتم إنتاجه في هذه العملية”.

طريقة فعالة لإنتاج الغذاء

وجد أن الخميرة التي تتغذى على الأسيتات تنتج نفس كمية حمض الفوليك تقريبًا مثل الخميرة التي تتغذى على السكر- فقط 6 جرام أو 0.4 ملاعق كبيرة من الخميرة المجففة المحصودة يمكن أن تلبي الاحتياجات اليومية من الفيتامين.

في هذه الأثناء، توفر ست ملاعق كبيرة أو 85 جرامًا من هذه الخميرة الغذائية 61% من احتياجات البروتين اليومية.

وهذا أعلى من لحم البقر (34%) ولحوم أخرى (25%) والأسماك (38%) والعدس (38%)، ومع ذلك، يجب معالجة الخميرة لإزالة المركبات المسببة للنقرس عند استهلاكها بكميات زائدة، وحتى بعد ذلك، تلبي 41% من احتياجات البروتين يوميًا.

معالجة الأمن الغذائي وتغير المناخ

بالنسبة لأنجيننت، فإن الهدف الرئيسي من البحث هو الحد من استهلاك اللحوم.

على مستوى العالم، تمثل تربية الماشية 57% من انبعاثات النظام الغذائي وتشغل 80% من الأراضي، على الرغم من أنها توفر 17% فقط من السعرات الحرارية و38% من البروتين في العالم.

وهذا شكل غير فعال من أشكال الزراعة، ويشكل تهديدًا للأمن الغذائي في الأمد البعيد.

وقال أنجيننت، الذي زعم أن العملية “لا تنتج أي انبعاثات كربونية صافية أو سلبية”، “إن منتجنا ليس غذاءً جاهزًا بعد، لكن صناعة الأغذية يمكنها استخدامه لتطوير الأغذية”.

وأضاف: “أعتقد أن المستهلكين سوف يعتادون على المنتجات الجديدة، وهذا يتحقق أيضًا من خلال التسعير”.

طريقة فعالة لإنتاج الغذاء

منتج نباتي/نباتي خالص

وأشار إلى أن هذا لن يتفوق على المزارعين، إن منتجي الماشية يعانون بالفعل من ضغوط شديدة لتلبية الطلب العالمي المتزايد على البروتين، والقيام بذلك بالكميات الحالية في الأمد البعيد أمر غير قابل للاستمرار، وفي الوقت نفسه، سوف يحرر ذلك الأراضي لإنتاج المزيد من الخضروات والمحاصيل الصديقة للكوكب، فضلاً عن السماح لهم بحماية التربة والطبيعة.

قال أنجيننت: “إن حقيقة أننا نستطيع إنتاج الفيتامينات والبروتين في نفس الوقت بمعدل إنتاج مرتفع للغاية دون استخدام أي أرض أمر مثير للاهتمام، المنتج النهائي نباتي/نباتي خالص، وغير معدّل وراثيًا، ومستدام، وهو ما قد يجذب المستهلكين”.

ويخطط فريقه الآن لتحسين وتوسيع الإنتاج من المختبر إلى المقاييس التجارية، وإجراء دراسات سلامة الأغذية والتحليلات التقنية والاقتصادية، فضلاً عن تحديد اهتمام السوق بالخميرة التي تتغذى على الغاز.

بالنسبة للأخير، لا داعي للبحث كثيرًا – فهناك العديد من الشركات الناشئة التي تستفيد من بروتينات الغاز، بما في ذلك Air Protein و Farmless و Arkeon Biotechnologies و Solar Foods الأخير، الذي يغذي الميكروبات بثاني أكسيد الكربون والأكسجين والهيدروجين، موجود بالفعل في سوق سنغافورة ، وهو الآن ينتقل إلى الولايات المتحدة .

وقال أنجيننت، مسلطاً الضوء على فوائد الخميرة في مجال الأمن الغذائي: “إن سكان العالم المتزايدين مهددون بسوء التغذية، وخاصة في البلدان التي تعاني من الجفاف والتي تفتقر تربتها إلى العناصر الغذائية، وفي أماكن مثل هذه، يمكن للمنتجات البديلة، مثل منتجاتنا، أن تعمل على تحسين الوضع الغذائي”.