Квантумран

ИЗОБРАЖЕНИЕ КРЕДИТ:

Istock

Синтетическая биология и продукты питания: увеличение производства продуктов питания на строительных блоках

Ученые используют синтетическую биологию для производства более качественной и устойчивой пищи.

Автор:
Имя автора
Квантумран Форсайт
20 декабря 2022

Сводка статистики

Синтетическая биология, сочетающая биологию и инженерию, становится ключевым решением для удовлетворения растущего глобального спроса на продовольствие из-за роста населения и экологических проблем. Эта область не только повышает безопасность пищевых продуктов и питания, но также направлена на преобразование традиционных методов ведения сельского хозяйства путем внедрения белков и питательных веществ, изготовленных в лаборатории. Синтетическая биология, обладающая потенциалом изменить пищевую промышленность, может привести к более устойчивым методам ведения сельского хозяйства, новым нормативным требованиям и изменению потребительских предпочтений и обеденных традиций.

Синтетическая биология и пищевой контекст

Исследователи разрабатывают синтетические или лабораторные пищевые продукты для улучшения и расширения пищевой цепи. Однако, согласно исследованию, опубликованному в журнале природа журнал, весьма вероятно, что к 2030 году вы каким-либо образом будете потреблять или использовать синтетическую биологию.

По прогнозам Successful Farming, к 2 году население мира вырастет на 2050 миллиарда человек, что увеличит глобальный спрос на продукты питания почти на 40 процентов. Чем больше людей нужно накормить, тем больше будет потребность в белке. Однако сокращение площади суши, рост выбросов углерода и уровня моря, а также эрозия не позволяют производству продуктов питания соответствовать прогнозируемому спросу. Эта проблема потенциально может быть решена путем применения синтетической или лабораторной биологии, улучшающей и расширяющей пищевую цепь.

Синтетическая биология сочетает в себе биологические исследования и инженерные концепции. Эта дисциплина опирается на информацию, науки о жизни и социальные науки для управления клеточными функциями с помощью электрических схем и понимания того, как устроены различные биологические системы. Мало того, что сочетание пищевой науки и синтетической биологии рассматривается как эффективный метод решения текущих проблем с безопасностью пищевых продуктов и питанием, но эта новая научная дисциплина может оказаться жизненно важной для улучшения существующих неустойчивых пищевых технологий и методов.

Синтетическая биология позволит производить продукты питания с использованием фабрик клонированных клеток, разнообразных микроорганизмов или платформ бесклеточного биосинтеза. Эта технология может повысить эффективность преобразования ресурсов и устранить недостатки традиционного сельского хозяйства и высокие выбросы углерода.

Разрушительное воздействие

В 2019 году производитель растительных продуктов питания Impossible Foods выпустил бургер, который «кровоточит». Компания Impossible Foods считает, что кровь, особенно железосодержащий гем, создает более мясной вкус, а ароматы усиливаются, когда в растительный бургер добавляют соевый леггемоглобин. Чтобы внедрить эти вещества в заменитель говяжьей котлеты Impossible Burger, фирма использует синтез ДНК, библиотеки генетических частей и петлю положительной обратной связи для автоиндукции. Для производства Impossible Burger требуется на 96 процентов меньше земли и на 89 процентов меньше парниковых газов. Этот бургер — лишь один из многих продуктов компании, которые продаются в более чем 30,000 15,000 ресторанов и XNUMX XNUMX продуктовых магазинов по всему миру.

Тем временем стартап KnipBio разрабатывает корм для рыб из микробов, обнаруженных на листьях. Они редактируют его геном, чтобы увеличить количество каротиноидов, важных для здоровья рыб, и используют ферментацию для стимуляции их роста. Затем микробы подвергают воздействию сильной жары в течение короткого периода времени, сушат и измельчают. Другие сельскохозяйственные проекты включают синтез организмов, которые производят большое количество растительного масла и ореховых деревьев, которые можно выращивать в помещении, используя гораздо меньше воды, чем обычно требуется, при этом производя в два раза больше орехов.

А в 2022 году американская биотехнологическая компания Pivot Bio произвела синтетическое азотное удобрение для кукурузы. Этот продукт решает проблему использования азота промышленного производства, который потребляет 1-2 процента мировой энергии. Бактерии, фиксирующие азот из воздуха, могут действовать как биологическое удобрение, но не приживаются на зерновых культурах (кукуруза, пшеница, рис). В качестве решения Pivot Bio генетически модифицировала азотфиксирующие бактерии, которые тесно связаны с корнями кукурузы.

Последствия применения синтетической биологии в производстве продуктов питания

Более широкие последствия применения синтетической биологии для производства продуктов питания могут включать:

Промышленное сельское хозяйство переходит от животноводства к лабораторному производству белка и питательных веществ.
Более этичные потребители и инвесторы, призывающие к переходу на устойчивое сельское хозяйство и производство продуктов питания.
Правительства поощряют аграриев становиться более устойчивыми, предлагая субсидии, оборудование и ресурсы.
Регулирующие органы создают новые инспекционные отделы и нанимают сотрудников, специализирующихся на надзоре за предприятиями по производству синтетических пищевых продуктов.
Производители продуктов питания вкладывают значительные средства в лабораторные заменители удобрений, мяса, молочных продуктов и сахара.
Исследователи постоянно открывают новые пищевые питательные вещества и форм-факторы, которые могут в конечном итоге заменить традиционное сельское хозяйство и рыболовство.
Будущее порождает знакомство с новыми продуктами питания и категориями продуктов питания, которые стали возможными благодаря синтетическим технологиям производства, что приводит к взрывному росту количества новых рецептов и нишевых ресторанов.