Международная группа биологов совершила прорыв в области альтернативных белков. Ученые научились заставлять растения табака и салата-латука производить миоглобин. Этот белок придает мясу красный цвет и влияет на его вкус. Результаты опубликованы в журнале Frontiers in Plant Science.
Как работает технология получения миоглобина в растениях
Миоглобин содержится в мышечных тканях позвоночных. Он отвечает за металлический привкус и умами-ноты. Исследователи клонировали гены свиньи и крупного рогатого скота. Затем они доставили эти гены в растения с помощью «генной пушки». Данный метод позволяет внедрять копии генов в хлоропласты растительных клеток.
Преимущества хлоропластной трансформации
Выбор хлоропластов оказался удачным решением. Эти органеллы имеют бактериальное происхождение. Кроме того, они содержат много копий ДНК на клетку. Поэтому производство белка идет эффективнее, чем при ядерной трансформации. Накопление миоглобина в табаке достигло 2,7% от общего растворимого белка. В салате этот показатель составил 1,5%.
Модифицированные растения сохранили способность нормально расти и цвести. Они дали жизнеспособные семена. Таким образом, новый признак передается следующему поколению. Это открывает перспективы для масштабного выращивания таких культур.
Результаты эксперимента и показатели выхода белка
Ученые провели измерения с помощью жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии. С каждого килограмма высушенных листьев табака получили около 800 мг миоглобина. С аналогичного количества салата выход составил примерно 810 мг. Для сравнения, ядерная трансформация дает минимум втрое меньший выход.
Однако текущие показатели уступают содержанию миоглобина в натуральном мясе. Там он составляет от 8,1 до 11,2 мг на грамм сухой массы. Тем не менее исследователи рассматривают свою работу как доказательство концепции. Они подчеркивают, что это только первый шаг.
Проблемы и вызовы на пути к коммерческому применению
Технология пока далека от внедрения в пищевую промышленность. Одна из ключевых проблем связана с включением гема. Этот железосодержащий кофактор придает миоглобину красный цвет и металлический привкус. Анализ показал, что белок из табака связывает гем лишь примерно на 35%. В то же время у миоглобина из бактерий E. coli этот показатель достигает 80%.
Ученые связывают это с ограниченной доступностью гема в хлоропластах. При этом они рассматривают данный фактор как главное направление для оптимизации. Кроме этого, предстоит проверить безопасность белка. Также нужно оценить его реальные вкусовые свойства и экономическую эффективность.
Перспективы для индустрии альтернативных белков
Разработанная технология открывает новые возможности для производства растительных заменителей мяса. В отличие от микробной ферментации, выращивание миоглобина в культурах может снизить затраты энергии и ресурсов. Ожидаемая урожайность в промышленных масштабах способна конкурировать с животноводством. При этом потребление воды и выбросы парниковых газов значительно сократятся.
По данным отраслевого портала Meatindustry.pro, глобальный рынок альтернативного мяса оценивается в 6,7–8,1 млрд евро в год. Прогнозируется его ежегодный рост на 8,1–12,3% в течение следующего десятилетия. Внедрение растительного миоглобина может стать важным драйвером этого роста.
- Растительный миоглобин способен решить проблему нехватки аутентичного вкуса и цвета в существующих аналогах мяса.
- Технология хлоропластной трансформации потенциально применима и к другим сельскохозяйственным культурам.
- В перспективе такие растения могут стать не только сырьем, но и обогащенным железом продуктом питания.
Тем не менее, до появления первых коммерческих продуктов потребуется несколько лет интенсивных исследований. Авторы работы отмечают, что их главная задача улучшить включение гема. Также необходимо адаптировать процесс для пищевых целей.
Значение исследования для мясной отрасли
Разработка ученых представляет собой важный шаг к созданию устойчивой системы производства белка. Она дополняет существующие разработки в области гибридного и культивируемого мяса. Ранее портал Meatindustry.Pro сообщал о новых трендах в этой сфере. Кроме того, сейчас появляются специализированные ингредиенты для улучшения органолептических свойств растительных аналогов.
Таким образом, технология выращивания миоглобина в растениях расширяет инструментарий производителей. Она позволяет создавать продукты с аутентичными характеристиками. При этом сохраняется главное преимущество растительных заменителей — их экологичность и этичность.
Источники:
