Malgré des décennies de croissance démographique mondiale, la crise alimentaire mondiale semble encore une fois à portée de main car la productivité alimentaire est sévèrement réduite en raison de la présence prolongée de conditions météorologiques anormales dues à l’intensification du changement climatique et la chaîne d’approvisionnement alimentaire mondiale est détériorée en raison de conflits internationaux tels que les guerres exacerbant les pénuries alimentaires et les inégalités nutritionnelles dans le monde. Dans le même temps, cependant, à mesure que la prise de conscience de l’environnement et de la durabilité augmente, une augmentation de la demande de produits alimentaires et de beauté plus respectueux de l’environnement et de haute qualité est observée non sans ironie. À une époque comme celle-ci, les micro-organismes attirent l’attention en tant que clé capable de gérer ce couple de problèmes apparemment éloignés.
Le KAIST (président Kwang-Hyung Lee) a annoncé le 26 que Kyeong Rok Choi, professeur-chercheur au Centre de recherche sur les bioprocédés et Sang Yup Lee, professeur émérite du Département de génie chimique et biomoléculaire, ont publié un article intitulé « Génie métabolique de Micro-organismes pour la production alimentaire et cosmétique » sur invitation de Revues de la nature Bioingénierie à publier en ligne publié par Nature après examen par les pairs.
L’ingénierie métabolique des systèmes est un domaine de recherche fondé par le professeur distingué Sang Yup Lee du KAIST pour développer plus efficacement les usines de cellules microbiennes, le facteur central de l’industrie bio de nouvelle génération pour remplacer l’industrie chimique existante qui dépend fortement du pétrole. En appliquant une stratégie d’ingénierie métabolique systémique, les chercheurs ont développé un certain nombre d’usines de cellules microbiennes à haute performance qui produisent une variété de composés alimentaires et cosmétiques, y compris des substances naturelles comme l’hème et les composés de protoporphyrine de zinc IX qui peuvent améliorer la saveur et la couleur de la viande synthétique. , le lycopène et le β-carotène qui sont des pigments naturels fonctionnels qui peuvent être largement utilisés dans les aliments et les cosmétiques, et l’anthranilate de méthyle, un composé dérivé du raisin largement utilisé pour conférer la saveur du raisin dans la fabrication d’aliments et de boissons.
Dans cet article rédigé à l’invitation de Nature, l’équipe de recherche a couvert des cas remarquables d’usine de cellules microbiennes capables de produire des acides aminés, des protéines, des graisses et des acides gras, des vitamines, des arômes, des pigments, des alcools, des composés fonctionnels et d’autres additifs alimentaires utilisés dans divers aliments. et les cosmétiques et les entreprises qui ont commercialisé avec succès ces matériaux d’origine microbienne En outre, l’article organise et présente des stratégies d’ingénierie métabolique des systèmes qui peuvent stimuler le développement d’usines industrielles de cellules microbiennes capables de produire des composés alimentaires et cosmétiques plus diversifiés de manière écologique. avec faisabilité économique.
Par exemple, en produisant des protéines ou des acides aminés à haute valeur nutritive grâce à la biomasse non comestible utilisée comme alimentation animale ou engrais par le processus de fermentation microbienne, il contribuera à l’augmentation de la production et à la stabilité de l’approvisionnement alimentaire dans le monde. De plus, en contribuant à développer des viandes alternatives plus viables, réduisant davantage la dépendance aux protéines animales, elle peut également contribuer à réduire les gaz à effet de serre et la pollution environnementale générée par l’élevage ou la pisciculture.
De plus, la vanilline ou l’anthranilate de méthyle, qui dégagent un arôme de vanille ou de raisin, sont largement ajoutés à divers aliments, mais les produits naturels isolés et raffinés à partir de plantes ont une faible production et un coût de production élevé, de sorte que dans la plupart des cas, les substances pétrochimiques dérivées de la vanilline et l’acide méthylanthranilique sont ajoutés aux aliments. Ces matériaux peuvent également être produits par une méthode respectueuse de l’environnement et de l’homme en empruntant le pouvoir des micro-organismes.
Problèmes d’éthique et de ressources qui se posent dans la production de composés comme Calmin (pigment cochenille), un colorant ajouté à divers cosmétiques et aliments tels que le rouge à lèvres rouge et le lait aromatisé à la fraise, qui doit être extrait d’insectes cochenilles qui ne vivent que dans certains cactus. et l’acide hyaluronique, qui est largement consommé comme complément de santé, mais n’est présent que dans les acides gras oméga-3 extraits des foies de requin ou de poisson, peut également être résolu lorsqu’il peut être produit de manière écologique à l’aide de micro-organismes.
En plus des aliments fermentés traditionnels tels que le kimchi et le yogourt, les aliments produits à l’aide de micro-organismes comme le beurre de cacao, un ingrédient de base du chocolat qui ne peut être obtenu qu’à partir de fèves de cacao fermentées, et le glutamate monosodique, un assaisonnement produit par fermentation microbienne sont déjà nous est familier ».
Kyeong Rok Choi, premier auteur de l’article, Professeur de recherche KAIST
« À l’avenir, nous pourrons acquérir une plus grande variété d’aliments et de cosmétiques encore plus facilement produits de manière écologique et durable dans notre vie quotidienne grâce aux usines de cellules microbiennes. il ajouta.
L’éminent professeur Sang Yup Lee a déclaré : « C’est la mission des ingénieurs de rendre le monde meilleur en utilisant la science et la technologie. et a ajouté : « Le progrès continu et l’utilisation active de l’ingénierie métabolique des systèmes contribueront grandement à atténuer et à résoudre les problèmes résultant à la fois de la crise alimentaire et du changement climatique.
Cette recherche a été menée dans le cadre du « Développement de la technologie de production de protéines à partir de substances inorganiques par le biais du projet de système de contrôle du métabolisme microbien » (chef de projet : Kyeong Rok Choi, professeur de recherche KAIST) du Centre pour les micro-organismes agricoles et les enzymes (directeur Pahn-Shick Chang) soutenu par la Rural Development Administration et le « Development of Platform Technologies of Microbial Cell Factories for the Next-generation Biorefineries Project » (Chef de projet : Sang Yup Lee, KAIST Distinguished Professor) du Petroleum-Substitute Eco-friendly Programme de développement de la technologie chimique soutenu par le ministère des Sciences et des TIC.
