Исследователи из Национального института пищевых продуктов DTU под руководством доцента Кристиана Солема предложили обогащать растительное сырьё незаменимыми аминокислотами с помощью микроорганизмов. Результаты работы опубликованы в Journal of Agricultural and Food Chemistry 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».
Как устроен процесс
Белок считается полноценным, только если в нём есть все девять незаменимых аминокислот в нужной пропорции. Организм человека и моногастричных животных не синтезирует их сам, поэтому они должны поступать с пищей. Многие культуры изначально бедны отдельными компонентами — отсюда идея искусственного обогащения сырья.
Метод включает два этапа. Сначала растительную биомассу обрабатывают бактерией Bacillus subtilis subsp. natto: она расщепляет стойкие растительные белки на более мелкие компоненты и высвобождает источники азота. На втором этапе в среду вносят Corynebacterium glutamicum, который использует освободившийся азот для производства лизина — одной из девяти незаменимых аминокислот.
Результаты
После ферментации содержание лизина в бобах выросло в 3,4 раза, в рапсовом шроте — в 3,6 раза. Итоговая концентрация составила 37,5 и 29 граммов на килограмм сухого вещества соответственно. Сейчас научная группа работает над решениями для обогащения культур двумя другими незаменимыми аминокислотами.
По словам Кристиана Солема, ценность подхода не только в изменении состава: микроорганизмы частично расщепляют жёсткие белки, облегчая их усвоение. Процесс также снижает действие антинутриентов — соединений в сельхозкультурах, которые блокируют всасывание полезных веществ в пищеварительном тракте.
Корма и экология
Работа ведётся в рамках проекта NextOrganic, на этом этапе сосредоточенного на улучшении кормовой базы в животноводстве. Технология универсальна и в перспективе применима для продуктов питания людей. Исследователи считают, что масштабирование метода способно смягчить проблему скрытого голода и недоедания в странах с низким уровнем дохода, где рацион смещён в сторону растительной пищи.
Практические эксперименты проводили на бобах фава (конских бобах) и рапсовом жмыхе — сырье, массово производимом в Дании и Северной Европе; технология адаптируется под любые региональные культуры. Бобы фава — богатый растительный источник белка для пищепрома и животноводства, рапсовый жмых остаётся после промышленного отжима масла. Оба ресурса при обработке способны заменить импортную сою, доминирующую на рынке кормов.
Нехватка незаменимых аминокислот в базовых кормах ведёт к болезням и замедлению роста скота. Обычно проблему решают двумя способами: примешивают очищенные аминокислоты промышленного производства либо завышают долю протеина в рационе. Профессор кафедры животноводства и ветеринарии Орхусского университета Ян Верум Нёргор отмечает, что в органическом свиноводстве и птицеводстве синтетические аминокислоты запрещены законом, поэтому фермеры перекармливают поголовье белком. Избыток протеина приводит к интенсивному выделению азота с мочой и фекалиями и токсической нагрузке на окружающую среду. Обогащение белкового профиля локального сырья бактериями повышает конверсию и эффективность корма, сокращает отходы и снижает азотное загрязнение почв и водоёмов.