Представлен новый подход к переработке промышленных отходов с помощью дрожжей

Растущее население планеты оказывает серьезное давление на окружающую среду. Сельское хозяйство занимает огромные территории и выделяет питательные вещества в окружающую среду, одновременно оказывая давление на водные экосистемы через различные формы промышленного производства, которые оставляют за собой отходы, такие как сточные воды. Независимо от того, идет ли речь о сельскохозяйственной деятельности или промышленности, все это связано с огромным потреблением энергии и значительным воздействием на климат.

Однако исследователи из Датского технического университета (DTU) совершили прорыв, который позволяет решать эти проблемы в контексте поиска продовольствия будущего. Используя дрожжевую клетку Debaryomyces hansenii (D. hansenii), ученые показали, что возможно использовать проблемные производственные отходы для производства белков с минимальными затратами энергии и ресурсов. Это открытие позволяет переносить производство пищи с полей в стальные резервуары, что значительно уменьшает негативное влияние на окружающую среду и снижает выбросы CO2.

Многие годы доцент Хосе Мартинес из DTU Bioengineering изучал дрожжевые клетки, адаптированные к экстремальным условиям, таким как высокая температура, низкое содержание питательных веществ или высокая соленость. D. hansenii обитает в водных средах с высоким содержанием соли, способная выдерживать концентрации, в шесть раз превышающие соленость морской воды. Это дало ученому идею использовать такие дрожжи в промышленных отходах с высоким содержанием соли.

В результате контактов с Arla Foods была проведена успешная серия экспериментов с использованием соленых отходов от производства сыра, богатых лактозой. Однако в этих отходах не хватало азота для оптимального роста дрожжей. Решение было найдено в сотрудничестве с Novo Nordisk, где высокосоленые отходы, богатые азотом, были объединены с лактозоносными отходами от Arla Foods. Результаты превзошли ожидания: дрожжи прекрасно развивались в смеси, и для процесса не требовалось добавления пресной воды или стерилизации ферментационного бака, поскольку соль предотвращала рост других микроорганизмов.

Используя технологию CRISPR, команда Мартинеса модифицировала дрожжи, чтобы они производили белки в процессе роста. Исследования открыли возможность для создания широкого спектра продуктов на основе D. hansenii и промышленных отходов. Это могут быть заменители молока, искусственное мясо, различные белковые пигменты и ферменты, а также дрожжевая биомасса для кормов.

Мартинес видит большие перспективы и в области производства устойчивого топлива, планируя модифицировать D. hansenii для производства липидов, которые легко конвертируются в экологически чистое топливо. Важность устойчивого элемента подчеркивается и в стратегии Novo Nordisk, направленной на минимизацию воздействия на окружающую среду.

Тем не менее, хотя результаты исследования многообещающие, до коммерческого применения еще далеко. На данный момент все эксперименты проводились в лабораторных условиях на объемах до пяти литров. Следующий этап – масштабирование до 10–30 литров, что уже представляет собой технический вызов, а преодоление этих и других барьеров потребует не менее десяти лет до начала полноценного коммерческого производства.