Proteina unicellulare:questa tecnologia spaziale è pronta per l'acquacoltura?

di Bryan P Tracy PhD, Laboratori per cani bianchi, Stati Uniti d'America

Il concetto di utilizzo di organismi unicellulari (batteri, lievito, funghi e alghe) come fonte proteica è stata sviluppata durante la guerra fredda per i viaggi spaziali. Oggi, Quorn Foods del Regno Unito vende oltre 250 milioni di dollari di sostituti di manzo e pollo, che utilizza proteine ​​da funghi coltivati ​​in grandi fermentatori.

Ma la Single Cell Protein (SCP) potrebbe diventare una proteina alternativa alla farina di pesce?

Creare un'alternativa alla farina di pesce si è rivelata una vera sfida. Le proteine ​​vegetali sono convenienti e scalabili, ma non ha il contenuto di aminoacidi essenziali, per abbinare la qualità della farina di pesce. Già vent'anni fa, Norferm, una joint venture Statoil e DuPont, ha prodotto SCP di alta qualità per l'acquacoltura.

La società ha sfruttato il gas naturale in eccesso nel Mare del Nord, come materia prima per i batteri metanotropici, che utilizza il metano come energia e fonte di carbonio nella fermentazione. Il progetto è stato abbandonato nel 2006, a causa degli elevati costi di capitale e di esercizio, così come la mancanza di qualità produttiva - problemi che devono ancora affrontare i recenti tentativi di rilanciare la tecnologia.

Un gran numero di start-up di alghe, un decennio fa, pianificato di sfruttare il sole e la CO2 per produrre una proteina di alta qualità. Però, stagni aperti si sono rivelati suscettibili di contaminazione, mentre i sistemi chiusi avevano costi di esercizio elevati. Oggi, c'è una raffica di start-up che sfruttano i rifiuti urbani per produrre proteine ​​di insetti. Anche se la qualità del prodotto è buona, è troppo presto nel ciclo tecnologico per determinare il costo finale e la facilità di scalabilità.

Con sede nei Paesi Bassi, Rabobank è un fornitore internazionale di servizi finanziari, operando sulla base di principi cooperativi. Ancora, con tutti questi problemi, Senior Analyst Seafood di Rabobank, Gorjan Nikolik, prevede che "nuovi ingredienti per mangimi aumenteranno la commerciabilità del pesce d'allevamento e potranno ridurre i costi di produzione".

White Dog Labs (WDL) sta lavorando molto duramente per dimostrare che Gorjan Nikolik ha ragione!

Un nuovo approccio

WDL è stata fondata nel 2012 nel Delaware, STATI UNITI D'AMERICA, sulle basi della biotecnologia e dello sviluppo dei bioprocessi. Ha inventato un processo proprietario, Protocollo B™, per l'isolamento, selezione e coltivazione di Clostridi derivati ​​dal microbioma. Clostridia è un noto da tempo, ma meno compreso, classe di batteri, con promettenti implicazioni per la nutrizione e la salute.

L'azienda ha anche sviluppato MixoFerm™, una tecnologia di fermentazione che consuma zucchero e CO2, aumentando così l'efficacia in termini di costi dei bioprodotti che vanno da alimenti e mangimi, ai biocarburanti e ai prodotti chimici.

Il primo prodotto di WDL è ProTyton™, un ingrediente proteico unicellulare non OGM. Viene prodotto dal mais e presenta oltre l'80% in peso di proteine ​​grezze e oltre il 40% in peso di aminoacidi essenziali. La figura uno confronta ProTyton con altri ingredienti proteici.

Il prodotto è altamente digeribile e si comporta bene nelle diete multiple dell'acquacoltura. Grazie alla sua alta proteina grezza e aminoacidi essenziali, ProTyton consente l'incorporazione di ingredienti a basso costo per ridurre i costi totali dei mangimi, come riassunto nella figura due.

ProTyton è prodotto dalla fermentazione anaerobica, ed è ben noto che l'SCP anaerobico può contenere anche metaboliti secondari e nucleotidi immunostimolanti. Inoltre, ProTyton SCP contiene anche bassi livelli di butirrato, un acido grasso a catena corta comunemente usato come additivo per mangimi terrestri, per sostenere la salute dell'intestino e ridurre l'uso di antibiotici.

Ci si aspettava quindi che ProTyton fornisse benefici per la salute, oltre il suo valore nutritivo, e ha infatti dimostrato una capacità di contrastare la sindrome della mortalità precoce (EMS) nei gamberetti. Come si può vedere nella figura tre, Il 20% di inclusione di ProTyton ha un terzo del tasso di mortalità di una dieta commerciale formulata appositamente per la salute dei gamberetti.

Strategie di produzione

Mentre tutti i test sopra riportati sono stati effettuati dal Centre for Aquaculture Technologies Canada (CATC), diverse importanti aziende di aquafeed hanno qualificato il prodotto e WDL si è già assicurata il prelievo per il suo primo impianto.

L'azienda sta attualmente producendo ProTyton per la qualificazione da parte delle principali aziende di mangimi nel suo impianto pilota in Delaware, usando il 18, fermentatore da 000 litri mostrato in figura quattro.

fermentazione ProTyton, simile a quello dell'etanolo, è un semplice processo anaerobico, consentendo così un uso diretto degli impianti di etanolo per la produzione di ProTyton. WDL ha raggiunto un accordo per localizzare il suo primo impianto all'interno dell'impianto di etanolo MRE a Sutherland, Nebraska. L'impianto produrrà 3000 ton/anno di ProTyton, a partire dal quarto trimestre del 2019.

Per ogni chilogrammo di ProTyton, l'impianto produrrà tre chilogrammi di MiruTyton, un coprodotto ricco di butirrato. Poiché MiruTyton è un prezioso additivo per mangimi a sé stante, l'impianto dovrebbe essere redditizio anche a un prezzo ProTyton di US $1000/ton.

WDL ha sviluppato una strategia per una rapida espansione della produzione concedendo in licenza agli impianti di etanolo il diritto di produrre ProTyton. Ci sono oltre 200 impianti di etanolo negli Stati Uniti perché, nel 2007, i Renewable Fuels Standards (RFS) imponevano un mercato per l'etanolo derivato dal mais. Anche con l'RFS in atto, gli impianti di etanolo hanno sperimentato cicli di espansione e contrazione che hanno danneggiato l'industria.

Questi cicli, unita all'incertezza del rinnovo di RFS nel 2022, hanno creato un desiderio di diversificazione del prodotto. WDL ha ricevuto risposte positive da piccoli e grandi produttori di etanolo, e hanno già concesso la prima licenza per una conversione completa dell'impianto. La conversione di ogni punto percentuale della capacità di etanolo degli Stati Uniti risulterà in 200, 000 tonnellate/anno di ProTyton.

Questa è solo una parte della storia del WDL – per favore restate sintonizzati – speriamo di dimostrare che Gorjan Nikolik di Rabobank ha ragione il prossimo anno!