Системная метаболическая инженерия: Микробные клеточные фабрики как источник экологичных пищевых и косметических красителей

Продолжающийся рост населения и изменение климата, усугубляемое международными конфликтами, угрожают глобальным продовольственным кризисом. Одновременно растет спрос на экологичные и качественные продукты питания и косметику. Микроорганизмы рассматриваются как ключевое решение этих проблем.

Исследователи из KAIST, профессор Кён Рок Чой и выдающийся профессор Сан Юп Ли, опубликовали обзорную статью "Metabolic Engineering of Microorganisms for Food and Cosmetics Production" в Nature Reviews Bioengineering.

Системная метаболическая инженерия — это область, разработанная профессором Сан Юп Ли для создания эффективных микробных клеточных фабрик, которые станут основой биоиндустрии, заменяющей нефтехимическую промышленность.

Применяя эту стратегию, ученые разработали высокопроизводительные микробные фабрики для производства различных пищевых и косметических соединений:

• Гем и цинк протопорфирин IX — для улучшения вкуса и цвета синтетического мяса.
• Ликопин и β-каротин — функциональные натуральные пигменты для пищи и косметики.
• Метилантранилат — соединение с виноградным вкусом для пищевой промышленности.

В статье рассмотрены успешные примеры производства с помощью микроорганизмов аминокислот, белков, жиров, витаминов, ароматизаторов, пигментов, спиртов и других пищевых добавок.

Преимущества и перспективы:

• Производство белков и аминокислот из непищевой биомассы (корма, удобрения) может повысить глобальную продовольственную безопасность.
• Развитие альтернативного мяса снизит зависимость от животного белка, а также выбросы парниковых газов и загрязнение от животноводства.
• Экологичное производство ароматизаторов (ванилин, метилантранилат) заменит их получение из нефтехимии или дорогостоящее выделение из растений.
• Решение этических и ресурсных проблем: например, замена кармина (красителя из кошенили) и гиалуроновой кислоты (из печени акул) на их микробный синтез.

Профессор Кён Рок Чой отметил, что многие продукты, полученные с помощью микроорганизмов (какао-масло, глутамат натрия), уже стали привычными. В будущем благодаря микробным фабрикам станет доступно еще больше разнообразных и экологичных продуктов.

Профессор Сан Юп Ли подчеркнул: "Постоянное развитие и активное использование системной метаболической инженерии внесет значительный вклад в смягчение и решение проблем, возникающих как из-за продовольственного кризиса, так и из-за изменения климата".