微生物“吃空氣”造葉酸

德國研究人員證實，只需要給微生物喂食空氣中的常見元素——氫、氧和二氧化碳，就可以獲取維生素B9。研究者表示，這一技術可以利用可再生能源生產一種可持續的、富含微量營養素的蛋白質替代品，有一天可能會出現在任們的餐桌上。相關研究9月12日發表于《生物技術趨勢》。

“這是一個類似于釀造啤酒的發酵過程，但我們給微生物的不是糖，而是氣體和醋酸鹽。”論文通訊作者、德國蒂賓根大學的Largus Angenent說，“我們知道酵母可以和糖一起產生維生素B9，但我們不知道它們能否和醋酸一起產生維生素B9。”

“全球人口接近100億，由于氣候變化和土地資源有限，生產足夠的糧食將變得越來越困難。”Angenent說，“一種替代方案是通過生物技術在生物反應器中‘種植’蛋白質來喂養動物。這能使農業更有效率。”

維生素B9也被稱為葉酸，對細胞生長和新陳代謝等身體功能至關重要。研究小組設計了一種兩級生物反應器系統，可以生產富含蛋白質和維生素B9的酵母。在第一階段，熱厭氧細菌kivui將氫和二氧化碳轉化為醋酸鹽，醋酸鹽通常存在于醋中。在第二階段，釀酒酵母，通常被稱為面包酵母，以醋酸鹽和氧氣為食，進而產生蛋白質和維生素B9。氫氣和氧氣可以通過使用清潔能源如風電來產生。

事實證明，以醋酸鹽喂養的酵母產生的維生素B9與那些吃糖的酵母產生的維生素B9大致相同。只需6克或0.4湯匙的干酵母就能產出滿足每日所需的維生素B9。這是由論文合作者、德國慕尼黑工業大學的Michael Rychlik領導的研究小組測量的。

對于蛋白質，研究人員發現，酵母中的蛋白質含量超過了牛肉、豬肉、魚和扁豆。85克或6湯匙的酵母能提供61%的每日蛋白質需求，而牛肉、豬肉、魚和扁豆分別能滿足34%、25%、38%和38%的蛋白質需求。然而，酵母應該處理去除化合物，后者如果食用過量會增加痛風的風險。即便如此，經過處理的酵母仍能滿足每日所需蛋白質的41%，與傳統蛋白質來源相當。

這項技術旨在解決幾個全球性挑戰：環境保護、食品安全和公共衛生。該系統以清潔能源和二氧化碳為動力，減少了食品生產中的碳排放。它將土地利用與農業分離，進而為保育工作騰出空間。Angenent還強調，它不會給農民造成壓力。相反，這項技術將幫助農民集中精力以可持續的方式生產蔬菜和農作物。該團隊的酵母還可以通過提供蛋白質和維生素B9來幫助發展中國家克服糧食短缺和營養缺乏的問題。

但是，Angenent說，在雜貨店能買到這些酵母之前，還有很多事情要做。他們計劃優化和擴大生產、調查食品安全、進行技術和經濟分析，并衡量市場興趣。

“我們可以在不使用任何土地的情況下以相當高的生產率同時生產維生素和蛋白質，這令人興奮。”Angenent說，“最終的產品是素食/純素、非轉基因和可持續的，這可能會吸引消費者。”

相關論文信息：

http://doi.org/10.1016/j.tibtech.2024.06.014