În acest articol
Cercetătorii au produs mioglobină de porc în salată verde, folosind cloroplastele plantei ca platformă pentru fabricarea unei proteine care contribuie la culoarea, aroma și proprietățile cărnii. Experimentul, descris într-un studiu publicat în Frontiers in Plant Science, extinde agricultura moleculară către ingrediente destinate alternativelor la carne și arată că proteine animale pot fi produse stabil inclusiv într-o cultură comestibilă.
Echipa internațională coordonată de cercetători de la Imperial College London a modificat genetic cloroplastele din salată verde și tutun pentru a produce mioglobină porcină. În paralel, cercetătorii au produs mioglobină bovină în alga verde Chlamydomonas reinhardtii. Autorii prezintă experimentul drept prima demonstrație cunoscută a acumulării stabile de mioglobină în plante superioare și prima exprimare raportată a unei hemoproteine de acest tip în salată verde.
Salata a produs aproximativ 810 mg de mioglobină pe kilogram de materie uscată
Mioglobina este o proteină prezentă în mușchii vertebratelor și are un rol important în aspectul și caracteristicile senzoriale ale cărnii. Proteina leagă hemul, compus care conține fier, și contribuie atât la culoarea cărnii, cât și la gustul specific. Tocmai aceste proprietăți o fac interesantă pentru producătorii de alternative vegetale la carne.
Randamentele estimate de cercetători au fost:
Plantă | Mioglobină în material proaspăt | Mioglobină în materie uscată |
|---|---|---|
Salată verde | 48 ± 2,6 mg/kg | 810 ± 60 mg/kg |
Tutun | 94 ± 12 mg/kg | 800 ± 110 mg/kg |
În salată, mioglobina a reprezentat aproximativ 1,5% din totalul proteinelor solubile, iar în tutun aproximativ 2,7%. Autorii precizează că estimările cantitative provin dintr-un număr limitat de probe biologice și vor trebui validate prin studii suplimentare.
Comparativ cu țesutul muscular bovin, concentrația rămâne redusă. Studiul indică aproximativ 8.100 mg/kg de materie uscată în mușchiul psoas major și 11.160 mg/kg în longissimus dorsi. Prin urmare, acumularea de mioglobină în plante este în prezent de aproximativ zece ori mai mică decât în carnea de vită analizată ca reper.
Genele au fost introduse direct în cloroplaste
Pentru transformarea plantelor, cercetătorii au folosit particule microscopice încărcate cu material genetic, introduse în celulele vegetale printr-un sistem biolistic. Genele care codifică mioglobina au fost integrate în genomul cloroplastelor.
Cloroplastele sunt atractive pentru astfel de aplicații deoarece se găsesc în număr mare în celulele vegetale și pot produce cantități ridicate de proteine provenite din gene introduse artificial. În experiment, exprimarea mioglobinei în cloroplastele tutunului a depășit variantele în care gena fusese introdusă în genomul nuclear al plantei.
Transformarea s-a menținut și în generațiile următoare, ceea ce este important pentru perspectiva cultivării unor plante care produc constant ingredientul, fără repetarea intervenției genetice pentru fiecare generație.
Una dintre probleme este cantitatea de hem legată de proteină
Obținerea proteinei nu înseamnă că aceasta are deja toate proprietățile mioglobinei din carne. În testele efectuate pe mioglobina purificată din tutun, aproximativ 35% din proteină avea hem legat, față de circa 80% pentru mioglobina produsă în Escherichia coli. Cercetătorii consideră că disponibilitatea hemului în plantă poate deveni unul dintre factorii care limitează eficiența sistemului.
De asemenea, studiul nu demonstrează încă modul în care mioglobina obținută din plante se comportă într-un produs alimentar. Autorii indică drept etape viitoare testarea legării oxigenului, comportamentului la oxidare, culorii și aromei în sisteme alimentare.
Prof. Derek Stewart, de la National Alternative Protein Innovation Centre și James Hutton Institute, a apreciat rezultatul drept o demonstrație importantă a conceptului, dar a atras atenția asupra formării incomplete a mioglobinei cu hem și asupra necesității unor verificări suplimentare privind robustețea procesului și funcționalitatea alimentară. În cazul tutunului există și problema alcaloizilor produși natural de plantă, ceea ce face salata verde mult mai interesantă pentru eventuale aplicații alimentare.
Agricultura moleculară intră tot mai mult în industria alimentară
Experimentul se înscrie într-o direcție mai amplă prin care plantele sunt transformate în platforme biologice pentru producerea unor ingrediente asociate în mod obișnuit animalelor.
AGRONET.ro a prezentat recent un proiect care produce cazeină în germeni de ovăz, destinată alternativelor la brânzeturile convenționale. Compania implicată în acel proiect folosește ovăz cultivat în sisteme verticale pentru producerea celor patru forme principale de cazeină.
Mioglobina deschide o altă direcție. În locul funcțiilor necesare brânzeturilor, precum coagularea și topirea, obiectivul este reproducerea unor caracteristici ale cărnii. Biomasa vegetală ar putea fi procesată, iar mioglobina extrasă și utilizată ca ingredient în produse alternative.
Autorii studiului estimează că eficiența mai mare a culturilor vegetale față de creșterea animalelor ar putea compensa parțial concentrația mai redusă de mioglobină. Ei consideră posibil ca producția calculată pe hectar să ajungă în viitor la niveluri competitive cu agricultura zootehnică, însă studiul nu include o analiză tehnico-economică care să demonstreze costul industrial sau randamentul comercial al unui asemenea sistem.
Pentru agricultură, miza depășește salata modificată genetic din acest experiment. Dacă tehnologia ajunge la scară industrială, anumite culturi ar putea deveni materie primă pentru producerea de proteine alimentare cu valoare ridicată, nu doar surse convenționale de amidon, ulei sau proteină vegetală. Deocamdată, cercetarea demonstrează că planta poate produce stabil mioglobina; optimizarea randamentului, procesarea, siguranța alimentară și autorizarea rămân etape necesare înaintea unei eventuale utilizări comerciale.
