Istraživači programirali kvasce da otpad pretvaraju u proteine, vitamine i arome, a od dobijenih sastojaka napravili proteinske kolačiće
Plastika je vjerovatno posljednji sastojak koji biste očekivali u receptu za kolačiće. Ipak, naučnici rade na tehnologiji koja bi mogla potpuno promijeniti tu predstavu.
Tim istraživača sa Univerziteta Southern Illinois Carbondale (SIU) programirao je kvasce da plastični i poljoprivredni otpad pretvaraju u jestive proteine, vitamine i molekule koje se koriste za stvaranje aroma. Od tako dobijenih sastojaka napravili su proteinske kolačiće nazvane µBites.
Iako je tehnologija još u fazi razvoja, istraživači vjeruju da bi jednog dana mogla imati primjenu ne samo u rješavanju problema plastičnog otpada i nestašice hrane, već i u područjima pogođenim katastrofama, podmornicama te tokom dugotrajnih svemirskih misija.
Rezultate istraživanja tim će predstaviti na jesenskom sastanku Američkog hemijskog društva (ACS), koji se održava od 23. do 27. augusta u Chicagu, u okviru simpozija „Undergraduate and Graduate Research in Biochemistry and Chemical Biology“.
Od plastike do hrane
Istraživanje je dio projekta koji vodi NASA, s ciljem razvoja načina proizvodnje hrane u okruženjima u kojima su resursi ograničeni, posebno tokom budućih misija u dubokom svemiru.
„Pokušavali smo razviti tehnologije za iskorištavanje plastike i pretvaranje otpada u proizvode veće vrijednosti. Pomislili smo: zašto se ne bismo usmjerili na proizvodnju hrane? Plastika sadrži ugljik, a hrana također sadrži ugljik“, objasnio je vanredni profesor Lahiru Jayakody.
Jedan od ključnih materijala u istraživanju je polietilen-tereftalat (PET), plastika koja se često koristi za proizvodnju boca za vodu i gazirana pića. PET je bogat ugljikom, što ga čini potencijalnim izvorom sirovine za proizvodnju novih materijala, uključujući sastojke hrane.
Umjesto složenih hemijskih procesa, istraživači su odlučili iskoristiti mikroorganizme.
„Mikroorganizmi su veoma sposobni. Zato koristimo njihove osobine kako bismo riješili probleme koje smo sami stvorili“, rekao je Jayakody.
Naučnici već decenijama koriste kvasce kao svojevrsne biološke fabrike za proizvodnju različitih molekula. Tako se, naprimjer, danas kvasac može programirati za proizvodnju inzulina.
Jayakody i njegova saradnica Sandhya Jayasekara na sličan su način programirali različite vrste kvasaca, uključujući pekarski kvasac, da sirovine dobijene iz plastike i poljoprivrednog otpada pretvaraju u proteine, vitamine, masti, kiseline i druge sastojke.
Plastika, kukuruz i 3D printer
Proces počinje PET plastikom, ostacima biljaka poput stabljika i listova kukuruza te drugom biomasom.
Materijali se prvo obrađuju metodom koja se naziva oksidativno hidrotermalno rastvaranje. Metodu je razvio Ken Anderson, profesor geologije na Univerzitetu Southern Illinois Carbondale.
U procesu se koriste voda i kisik pri visokim temperaturama i pritisku kako bi se složeni i otporni materijali razgradili na manje dijelove koje mikroorganizmi mogu iskoristiti.
Tako dobijene sirovine potom se daju programiranim kvascima. Oni ih pretvaraju u nove sastojke hrane, uključujući proteine, masti i kiseline.
Na kraju se dodaju vlakna, škrob i zaslađivač, nakon čega se smjesa oblikuje pomoću 3D printera. Rezultat su mali proteinski kolačići nazvani µBites, odnosno „mikrobajts“.
Miris dobio dobre ocjene, ukus još nije testiran
Istraživači navode da dosadašnji podaci pokazuju kako su µBites sigurni za konzumaciju. Međutim, tim još čeka institucionalno odobrenje za provođenje testiranja okusa.
Za sada su kolačići dobro ocijenjeni kada je riječ o aromi, a većina učesnika istraživanja kazala je da bi ih bila spremna jesti u situacijama u kojima su resursi za proizvodnju hrane ograničeni.
Istraživači sada rade na tome da proizvod ne bude samo funkcionalan u kriznim okolnostima, već i dovoljno privlačan da bi ga ljudi željeli konzumirati i u svakodnevnom životu.
Jayasekara je zato razvila nove sojeve kvasaca koji mogu proizvoditi dodatne sastojke hrane. Pekarski kvasac sada može proizvoditi aromu vanilije iz biljne biomase, dok drugi soj može etilen-glikol iz PET plastike pretvoriti u beta-karoten. Organizam beta-karoten može pretvoriti u vitamin A.
„Koristimo mikroorganizme kako bismo kolačić razvili u privlačniji proizvod prilagođen potrošačima“, rekla je Jayasekara.
Hrana za Zemlju, Mjesec i Mars
Sljedeći cilj istraživača jeste da pomoću mikroorganizama proizvode još veći dio sastojaka potrebnih za µBites, uključujući škrob, vlakna i zaslađivače.
Jayakody vjeruje da bi proizvod za nekoliko godina mogao biti spreman za širu javnu potrošnju. Njegova primjena, međutim, ne bi bila ograničena na Zemlju.
Tehnologija bi mogla biti posebno korisna na mjestima gdje je teško dopremati hranu i sirovine – od područja pogođenih katastrofama do podmornica i budućih baza na Mjesecu ili Marsu.
„Očekuje se da će globalna potražnja za hranom do 2050. godine porasti za 35 do 56 posto, a da će oko 30 posto svjetskog stanovništva biti izloženo riziku od gladi. Vjerujem da je način da se to riješi korištenje mikroorganizama“, zaključio je Jayakody.
Istraživanje je finansirano kroz NASA-in program Deep Space Food Challenge i grant Nacionalne fondacije za nauku (NSF) u okviru programa Faculty Early Career Development (CAREER).
Prvi "Cvjećomat" u Sarajevu: Cvijeće možete kupiti u bilo koje doba dana i noći
Široki Brijeg rekorder po povratku iz inozemstva, slijede Ljubuški i Posušje
