اسیدهای آمینه تولید شده از طریق زیست‌فناوری، صنعت خوراک دام را متحول می‌کنند.

صنعت دامپروری جهانی با چالش‌های بی‌سابقه‌ای روبرو است. با افزایش جمعیت، تقاضا برای محصولات حیوانی در حال افزایش است، در حالی که روش‌های سنتی تولید خوراک با هزینه‌های بالا و آلودگی محیط زیست دست و پنجه نرم می‌کنند. فناوری بیورفاینینگ یک راه‌حل تحول‌آفرین ارائه می‌دهد: کارخانه‌های سلولی میکروبی که زیست‌توده تجدیدپذیر را به خوراک اسید آمینه با کیفیت بالا تبدیل می‌کنند.

اسیدهای آمینه به عنوان بلوک‌های سازنده پروتئین‌ها، برای رشد، توسعه و سلامت حیوانات ضروری هستند. حیوانات به اسیدهای آمینه ضروری (که باید از طریق خوراک به دست آیند) و اسیدهای آمینه غیر ضروری (که می‌توانند سنتز کنند) نیاز دارند.

• افزایش رشد: اسیدهای آمینه مانند لیزین، میزان رشد و درصد گوشت بدون چربی را در دام‌ها به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشند.
• تحریک اشتها: گلوتامات و آسپارتات طعم خوراک را افزایش می‌دهند، به ویژه برای حیوانات جوان.
• تقویت ایمنی: آرژنین از عملکرد سلول‌های ایمنی حمایت می‌کند و حساسیت به بیماری را کاهش می‌دهد.
• بهینه‌سازی متابولیک: متیونین متابولیسم چربی را در طیور بهبود می‌بخشد و تولید تخم مرغ را افزایش می‌دهد.

تولید سنتی اسید آمینه با چالش‌های مهمی روبرو است:

• استخراج مستقیم: محدود به در دسترس بودن منابع بیولوژیکی و راندمان پایین.
• سنتز شیمیایی: فرآیندهای انرژی‌بر که آلودگی قابل توجهی ایجاد می‌کنند.

این رویکرد نوآورانه از میکروارگانیسم‌های مهندسی‌شده برای تبدیل محصولات جانبی کشاورزی به اسیدهای آمینه درجه خوراک از طریق تخمیر استفاده می‌کند.

• از زیست‌توده تجدیدپذیر (به عنوان مثال، بقایای محصول، ملاس) استفاده می‌کند
• هزینه‌های تولید را 30-40٪ در مقایسه با روش‌های سنتی کاهش می‌دهد
• با فرآیندهای پاک‌تر، اثرات زیست‌محیطی را به حداقل می‌رساند
• مهندسی متابولیک دقیق را برای خروجی بهینه امکان‌پذیر می‌کند

تکنیک‌های ژنتیکی پیشرفته به دانشمندان اجازه می‌دهد تا:

• مهار بازخورد را در مسیرهای بیوسنتز حذف کنند
• شار کربن را به سمت اسیدهای آمینه هدف بهینه کنند
• در دسترس بودن پیش‌ساز و انتقال محصول را افزایش دهند

اسید آمینه محدود کننده رشد اولیه برای خوک، با مهندسی شدهE. coli سویه‌ها به بازدهی 100+ گرم در لیتر می‌رسند.

برای تغذیه طیور ضروری است، با بهینه‌سازی متابولیسم گوگرد برای راندمان تولید.

برای نسبت تبدیل خوراک حیاتی است و به تعادل دقیق مسیر در میزبان‌های میکروبی نیاز دارد.

برای عملکرد ایمنی مهم است، با استراتژی‌های مکمل‌سازی پیش‌ساز، بازده را افزایش می‌دهد.

در حالی که امیدوارکننده است، بیورفاینینگ با موانعی از جمله:

• هزینه‌های پیش‌تیمار زیست‌توده
• چالش‌های مقیاس‌بندی تخمیر
• نیاز به آموزش بازار

راه‌حل‌های نوظهور شامل بهینه‌سازی سویه مبتنی بر CRISPR و کنترل تخمیر مبتنی بر هوش مصنوعی است.

بیورفاینینگ اسید آمینه نشان‌دهنده یک تغییر پارادایم در تولید خوراک پایدار است. با پیشرفت فناوری، این رویکرد نوید می‌دهد که تقاضای جهانی رو به رشد برای پروتئین را با حفاظت از محیط زیست آشتی دهد و عصر جدیدی از تغذیه دقیق دام را آغاز کند.