Các nhà nghiên cứu tái tạo protein sữa chính cho phô mai không có động vật thay đổi trò chơi

Các nhà khoa học ở Đan Mạch đã tìm ra giải pháp cho một vấn đề chính giữ các protein casein lên men chính xác, mở đường cho phô mai không có động vật thực tế hơn.

Với biến đổi khí hậu đe dọa sản lượng sữa Giữa nhu cầu ngày càng tăng đối với protein sữa, các giải pháp kiên cường đáp ứng nhu cầu dân số và có tác động thấp hơn đến môi trường là quan trọng hơn bao giờ hết.

Quá trình lên men chính xác trình bày một sự thay thế khả thi. Nó kết hợp quá trình lên men truyền thống với các tiến bộ công nghệ sinh học mới nhất để tạo ra các hợp chất quan tâm, như protein và chất béo. Công nghệ này liên quan đến việc chèn một chuỗi phân tử cụ thể vào các vi khuẩn để hướng dẫn chúng tạo ra các phân tử mong muốn khi lên men.

Công nghệ này đã được sử dụng trong hơn ba thập kỷ, biến đổi việc sản xuất các loại thuốc như insulin và các thành phần thực phẩm như rennet (enzyme kích hoạt đông máu để sản xuất phô mai).

Một số công ty khởi nghiệp công nghệ thực phẩm đang tận dụng quá trình lên men chính xác để phát triển protein sữa mà không cần sử dụng bò để sử dụng trong các sản phẩm sữa thân thiện với tương lai như phô mai. Một trong những protein mục tiêu này là Casein, protein chính được tìm thấy trong sữa bò, có khả năng nhũ hóa, dày lên và tạo bọt.

Trong khi nhiều công ty đã phát triển casein không có động vật, việc đạt được sản xuất casein chức năng thông qua vi khuẩn vẫn là một thách thức đáng kể, theo các nhà nghiên cứu tại Đại học Kỹ thuật Đan Mạch (DTU). Tuy nhiên, bằng cách sử dụng các enzyme vi khuẩn, họ nói rằng họ đã vượt qua rào cản này.

Các nhà khoa học nhắm mục tiêu micelles casein cho phô mai không có động vật tốt hơn

Được biết đến như là Holy Holy Grail của cấu trúc protein sữa, Casein chiếm 80% hàm lượng protein trong sữa và chịu trách nhiệm cho các tính chất như nhũ hóa, làm dày và tạo bọt. Có bốn loại protein casein trong sữa bò, tự tổ chức thành các micelles.

Đây là những cấu trúc hình cầu được ngậm nước cao phục vụ như một khối xây dựng cho các thuộc tính chức năng và dinh dưỡng của các sản phẩm sữa. Các protein casein thường trải qua điều chỉnh sau dịch mã, đặc biệt là quá trình phosphoryl hóa hoặc bổ sung các nhóm phốt phát, tương tác trực tiếp với canxi để giúp hình thành các mixen.

Khi được sản xuất với các hệ thống vi sinh vật, protein casein đòi hỏi quá trình phosphoryl hóa chính xác để giữ lại các đặc tính chức năng của chúng. Tuy nhiên, vật chủ vi sinh vật thường thiếu tính đặc hiệu và quy định cần thiết cho quá trình phosphoryl hóa chính xác và có thể đưa ra các sửa đổi không bản địa (không xảy ra trong một số protein casein bò).

Những thách thức này đã hạn chế thương mại hóa casein lên men chính xác, chỉ có Văn hóa mới và fermify đạt được giải phóng mặt bằng quy định để bán protein casein không có động vật (ở Mỹ). Ngược lại, một số công ty khởi nghiệp có đưa protein whey tái tổ hợp ra thị trườngcó thể được thể hiện trong các máy chủ vi sinh vật do thiếu sửa đổi sau dịch mã.

Tại DTU, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc sản xuất casein alpha-s1 phosphorylated (loại protein phổ biến nhất trong sữa) trong E. coli bằng cách sử dụng các enzyme vi khuẩn. Họ đã bổ sung cho phương pháp này bằng một phosphomimetic thay thế (một axit amin bắt chước tác dụng của protein phosphorylated), thay thế dư lượng serine bằng axit aspartic.

Các thuộc tính cấu trúc và chức năng của tất cả các casein tái tổ hợp phosphoryl hóa và phosphomimetic-bao gồm khả năng liên kết với canxi, khả năng tiêu hóa và tính toàn vẹn cấu trúc-có thể so sánh với các đối tác bò của chúng. Ngoài ra, họ đã thể hiện khả năng liên kết canxi cao hơn đáng kể so với casein không phosphoryl hóa.

DTU Backs dự án mở rộng quy mô với Grant

Xuất bản kết quả của họ trong Xu hướng trong công nghệ sinh học Tạp chí, các nhà nghiên cứu cho rằng casein alpha-s1 phosphomimetic có thể cung cấp một hệ thống sản xuất đơn giản hơn, trong khi casein phosphoryl hóa gần giống với casein bò.

Một bước đột phá trong sản xuất vi sinh vật của protein sữa chức năng, đặc biệt là đạt được mức độ cao của các mô hình phosphoryl hóa bản địa trong casein giống hệt nhau về mặt sinh học, sẽ cách mạng hóa ngành công nghiệp sữa, họ viết.

Khả năng tạo ra các trường hợp tái tổ hợp phosphoryl hóa giải quyết thách thức lâu dài của người Viking để đạt được sự phosphoryl hóa tại các vị trí bản địa, một rào cản quan trọng đối với thương mại hóa, họ nói thêm.

Kết quả đã được thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm và các nhà khoa học hiện đang tìm cách mở rộng quy trình sản xuất phô mai và các sản phẩm sữa khác bằng cách sử dụng casein không có động vật. Công việc của họ đang được hỗ trợ bởi một khoản trợ cấp bằng chứng từ DTU Skylab, trung tâm đổi mới của trường đại học.

Mặc dù có một số công ty làm việc trên casein lên men chính xác, bao gồm cả văn hóa mới, ĐứngFermify, Nhóm ăn uốngThì Bio Alpine Và Những cao bồi thuần chay đóhầu hết trong số này chỉ tập trung vào một hoặc hai lớp casein.

Chỉ một số ít đang làm việc trên các micelles. Sữa của Israel là một trong số đó. Chúng tôi đã thiết kế căng thẳng của mình để sản xuất casein không chỉ phù hợp với trình tự axit amin của casein, mà còn mang theo các PTM tương tự, rất quan trọng đối với việc tự lắp ráp và hiệu suất của nó, giống như trong sữa, người sáng lập và CEO Arik Ryvkin nói với nữ hoàng xanh năm ngoái.

Úc Eden Brew cũng đang phát triển casein micelles, cũng như Sydney Startup Tất cả gđang nhắm đến Di chuyển sang sản xuất quy mô 1.000 lít cho casein phosphorylated trong năm nay.

Trong khi đó, Israel Cuối cùng là thực phẩm đang sử dụng công nghệ canh tác phân tử để tạo ra các micelle casein tự hình thành trong khoai tây.