KAIST presenta una fábrica de células microbianas como

El Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)

imagen: [Figura 1] Ejemplos de producción de compuestos alimentarios y cosméticos utilizando fábricas de células microbianasver más

Crédito: Laboratorio Nacional de Investigación de Ingeniería Metabólica y Biomolecular de KAIST

A pesar de décadas de crecimiento demográfico mundial, la crisis alimentaria mundial parece estar cerca una vez más porque la productividad alimentaria se reduce gravemente debido a la presencia prolongada de condiciones climáticas anormales debido a la intensificación del cambio climático y la cadena de suministro mundial de alimentos se deteriora debido a conflictos internacionales como las guerras que exacerban escasez de alimentos y desigualdad nutricional en todo el mundo. Al mismo tiempo, sin embargo, a medida que aumenta la conciencia sobre el medio ambiente y la sostenibilidad, se observa, no sin un sentido de ironía, un aumento en la demanda de alimentos y productos de belleza más ecológicos y de alta calidad. En un momento como este, los microorganismos están llamando la atención como la clave que puede solucionar este par de problemas aparentemente lejanos.

KAIST (Presidente Kwang-Hyung Lee) anunció el día 26 que Kyeong Rok Choi, profesor de investigación del Centro de Investigación de Bioprocesos y Sang Yup Lee, profesor distinguido del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular, publicaron un artículo titulado “Ingeniería metabólica de Microorganismos para la producción de alimentos y cosméticos” por invitación de Nature Reviews Bioengineering que será publicado en línea por Nature después de una revisión por pares.

※ Título del artículo: Ingeniería metabólica de sistemas de microorganismos para la producción de alimentos y cosméticos.

※ Información del autor: Kyeong Rok Choi (primer autor) y Sang Yup Lee (autor correspondiente)

La ingeniería metabólica de sistemas es un campo de investigación fundado por el distinguido profesor Sang Yup Lee de KAIST para desarrollar de manera más efectiva fábricas de células microbianas, el factor central de la bioindustria de próxima generación para reemplazar la industria química existente que depende en gran medida del petróleo. Al aplicar una estrategia de ingeniería metabólica sistémica, los investigadores han desarrollado una serie de fábricas de células microbianas de alto rendimiento que producen una variedad de compuestos alimentarios y cosméticos, incluidas sustancias naturales como hemo y compuestos de protoporfirina IX de zinc que pueden mejorar el sabor y el color de la carne sintética. , licopeno y β-caroteno, que son pigmentos naturales funcionales que pueden usarse ampliamente en alimentos y cosméticos, y antranilato de metilo, un compuesto derivado de la uva ampliamente utilizado para impartir sabor a uva en la fabricación de alimentos y bebidas.

En este artículo escrito por invitación de Nature, el equipo de investigación cubrió casos notables de fábricas de células microbianas que pueden producir aminoácidos, proteínas, grasas y ácidos grasos, vitaminas, sabores, pigmentos, alcoholes, compuestos funcionales y otros aditivos alimentarios utilizados en diversos alimentos. y cosméticos y las empresas que han comercializado con éxito estos materiales derivados de microbios. Además, el documento organiza y presenta estrategias de ingeniería metabólica de sistemas que pueden estimular el desarrollo de fábricas industriales de células microbianas que puedan producir compuestos alimentarios y cosméticos más diversos de una manera ecológica. con viabilidad económica.

< Figura 1. Ejemplos de producción de compuestos alimentarios y cosméticos utilizando fábricas de células microbianas >

Por ejemplo, al producir proteínas o aminoácidos con alto valor nutricional a través de biomasa no comestible utilizada como alimento para animales o fertilizante mediante el proceso de fermentación microbiana, se contribuirá al aumento de la producción y al suministro estable de alimentos en todo el mundo. Además, al contribuir al desarrollo de carnes alternativas más viables, reduciendo aún más la dependencia de la proteína animal, también puede contribuir a reducir los gases de efecto invernadero y la contaminación ambiental generada por la cría de ganado o la piscicultura.

Además, la vainillina o el antranilato de metilo, que desprenden sabor a vainilla o uva, se añaden ampliamente a diversos alimentos, pero los productos naturales aislados y refinados de las plantas tienen una producción baja y un coste de producción elevado, por lo que en la mayoría de los casos se utilizan sustancias petroquímicas derivadas de Se añaden vainillina y ácido metilantranílico a los alimentos. Estos materiales también se pueden producir mediante un método ecológico y respetuoso con el ser humano tomando prestado el poder de los microorganismos.

Problemas éticos y de recursos que surgen al producir compuestos como Calmin (pigmento de cochinilla), un colorante añadido a diversos cosméticos y alimentos como el lápiz labial rojo y la leche con sabor a fresa, que debe extraerse de las cochinillas que viven sólo en ciertos cactus. y el ácido hialurónico, que se consume ampliamente como complemento para la salud, pero que solo está presente en los ácidos grasos omega-3 extraídos del hígado de tiburón o pescado, también puede resolverse cuando se pueda producir de forma ecológica utilizando microorganismos.

El profesor de investigación de KAIST, Kyeong Rok Choi, primer autor de este artículo, dijo: "Además de los alimentos fermentados tradicionales como el kimchi y el yogur, los alimentos producidos con la ayuda de microorganismos como la manteca de cacao, un ingrediente base del chocolate que sólo se puede obtener a partir de granos de cacao fermentados y el glutamato monosódico, un condimento producido mediante fermentación microbiana, ya nos son familiares”. "En el futuro, podremos adquirir una variedad más amplia de alimentos y cosméticos aún más fácilmente producidos de forma ecológica y sostenible en nuestra vida diaria a través de fábricas de células microbianas". añadió.

< Figura 2. Estrategia de ingeniería metabólica de sistemas para mejorar el flujo metabólico en fábricas de células microbianas >

El distinguido profesor Sang Yup Lee dijo: "La misión de los ingenieros es hacer del mundo un lugar mejor utilizando la ciencia y la tecnología". y agregó: "El avance continuo y el uso activo de la ingeniería metabólica de sistemas contribuirán en gran medida a aliviar y resolver los problemas derivados tanto de la crisis alimentaria como del cambio climático".

Esta investigación se llevó a cabo como parte del Proyecto “Desarrollo de tecnología de producción de proteínas a partir de sustancias inorgánicas mediante el control del sistema de metabolismo microbiano” (líder del proyecto: Kyeong Rok Choi, profesor de investigación KAIST) del Centro de Microorganismos y Enzimas Agrícolas (Director Pahn-Shick Chang) con el apoyo de la Administración de Desarrollo Rural y el “Proyecto de Desarrollo de Tecnologías de Plataforma de Fábricas de Células Microbianas para el Proyecto de Biorrefinerías de Próxima Generación” (Líder del Proyecto: Sang Yup Lee, Profesor Distinguido de KAIST) del Instituto Ecológico de Sustitutos del Petróleo Programa de Desarrollo de Tecnología Química apoyado por el Ministerio de Ciencia y TIC.

Naturaleza Reseñas Bioingeniería

10.1038/s44222-023-00076-y

Metaanálisis

No aplica

Ingeniería metabólica de sistemas de microorganismos para la producción de alimentos y cosméticos.

26-jun-2023

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