Sinh học tổng hợp và thực phẩm: Tăng cường sản xuất thực phẩm tại các khối xây dựng

• tác giả:
• tên tác giả

  Tầm nhìn lượng tử
• 20 Tháng mười hai, 2022

Tóm tắt thông tin chi tiết

Sinh học tổng hợp, sự kết hợp giữa sinh học và kỹ thuật, đang nổi lên như một giải pháp then chốt để đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng trên toàn cầu do sự gia tăng dân số và những thách thức về môi trường. Lĩnh vực này không chỉ nâng cao an toàn thực phẩm và dinh dưỡng mà còn nhằm mục đích thay đổi các phương pháp canh tác nông nghiệp truyền thống bằng cách giới thiệu các loại protein và chất dinh dưỡng được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Với tiềm năng định hình lại ngành công nghiệp thực phẩm, sinh học tổng hợp có thể dẫn đến các phương pháp canh tác bền vững hơn, các nhu cầu pháp lý mới và sự thay đổi trong sở thích của người tiêu dùng cũng như truyền thống ăn uống.

Sinh học tổng hợp và bối cảnh thực phẩm

Các nhà nghiên cứu đang phát triển các sản phẩm ăn được tổng hợp hoặc sản xuất trong phòng thí nghiệm để tăng cường và mở rộng chuỗi thức ăn. Tuy nhiên, theo một nghiên cứu được công bố trên Thiên nhiên tạp chí, rất có thể bạn sẽ tiêu thụ hoặc sử dụng sinh học tổng hợp theo cách nào đó vào năm 2030.

Theo Successful Farming, dân số thế giới dự kiến ​​sẽ tăng thêm 2 tỷ người vào năm 2050, làm tăng nhu cầu toàn cầu về sản xuất lương thực lên gần 40%. Với nhiều người hơn để nuôi, sẽ có nhu cầu lớn hơn về protein. Tuy nhiên, diện tích đất bị thu hẹp, lượng khí thải carbon và mực nước biển tăng, xói mòn khiến sản xuất lương thực không theo kịp nhu cầu dự báo. Thách thức này có thể được giải quyết bằng cách áp dụng sinh học tổng hợp hoặc sinh học trong phòng thí nghiệm, tăng cường và mở rộng chuỗi thức ăn.

Sinh học tổng hợp kết hợp các khái niệm nghiên cứu sinh học và kỹ thuật. Môn học này rút ra từ thông tin, đời sống và khoa học xã hội để kiểm soát các chức năng của tế bào thông qua hệ thống dây điện và hiểu cách các hệ thống sinh học khác nhau được thiết kế. Sự kết hợp giữa khoa học thực phẩm và sinh học tổng hợp không chỉ được coi là một phương pháp hiệu quả để giải quyết các thách thức hiện tại về an toàn thực phẩm và dinh dưỡng, mà ngành khoa học mới nổi này còn có thể chứng minh tầm quan trọng trong việc cải thiện các thực hành và công nghệ thực phẩm không bền vững hiện nay.

Sinh học tổng hợp sẽ cho phép sản xuất thực phẩm bằng cách sử dụng các nhà máy tế bào nhân bản, vi sinh vật đa dạng hoặc nền tảng sinh tổng hợp không có tế bào. Công nghệ này có thể cải thiện hiệu quả chuyển đổi tài nguyên và loại bỏ những hạn chế của nông nghiệp truyền thống và lượng khí thải carbon cao.

Tác động gián đoạn

Vào năm 2019, nhà sản xuất thực phẩm có nguồn gốc thực vật Impossible Foods đã cho ra mắt một loại bánh mì kẹp thịt "chảy máu". Impossible Foods tin rằng máu, cụ thể là heme chứa sắt, tạo ra nhiều hương vị thịt hơn và mùi thơm được tăng cường khi leghemoglobin đậu nành được thêm vào bánh mì kẹp thịt làm từ thực vật. Để truyền các chất này vào sản phẩm thay thế chả bò, Impossible Burger, công ty sử dụng quá trình tổng hợp DNA, thư viện bộ phận di truyền và vòng phản hồi tích cực để tự động cảm ứng. Impossible Burger yêu cầu ít đất hơn 96% và khí nhà kính ít hơn 89% để sản xuất. Bánh mì kẹp thịt này chỉ là một trong nhiều sản phẩm của công ty tại hơn 30,000 nhà hàng và 15,000 cửa hàng tạp hóa trên toàn thế giới.

Trong khi đó, các kỹ sư khởi nghiệp KnipBio cho cá ăn thức ăn từ một loại vi khuẩn được tìm thấy trên lá cây. Họ chỉnh sửa bộ gen của nó để tăng lượng caroten quan trọng đối với sức khỏe của cá và sử dụng quá trình lên men để kích thích sự phát triển của nó. Các vi khuẩn sau đó được tiếp xúc với nhiệt độ cực cao trong một thời gian ngắn, sấy khô và nghiền. Các dự án nông nghiệp khác bao gồm tổng hợp các sinh vật sản xuất một lượng lớn dầu thực vật và cây lấy hạt có thể trồng trong nhà sử dụng ít nước hơn nhiều so với yêu cầu thông thường trong khi sản xuất gấp đôi số lượng hạt.

Và vào năm 2022, công ty công nghệ sinh học Pivot Bio có trụ sở tại Hoa Kỳ đã tạo ra một loại phân đạm tổng hợp cho ngô. Sản phẩm này giải quyết vấn đề sử dụng nitơ sản xuất công nghiệp tiêu thụ 1-2% năng lượng toàn cầu. Vi khuẩn cố định nitơ từ không khí có thể hoạt động như phân bón sinh học, nhưng chúng không khả thi với cây ngũ cốc (ngô, lúa mì, gạo). Như một giải pháp, Pivot Bio đã biến đổi gen một loại vi khuẩn cố định đạm liên kết chặt chẽ với rễ ngô.

Ý nghĩa của việc ứng dụng sinh học tổng hợp vào sản xuất thực phẩm

Ý nghĩa rộng hơn của việc áp dụng sinh học tổng hợp đối với sản xuất thực phẩm có thể bao gồm: 

• Nông nghiệp công nghiệp chuyển từ chăn nuôi sang protein và chất dinh dưỡng được tạo ra trong phòng thí nghiệm.
• Người tiêu dùng và nhà đầu tư có đạo đức hơn đang kêu gọi chuyển đổi sang sản xuất lương thực và canh tác bền vững.
• Chính phủ khuyến khích các nhà nông nghiệp trở nên bền vững hơn bằng cách cung cấp các khoản trợ cấp, thiết bị và tài nguyên. 
• Các cơ quan quản lý thành lập các văn phòng thanh tra mới và tuyển dụng các quan chức chuyên giám sát các cơ sở sản xuất thực phẩm tổng hợp.
• Các nhà sản xuất thực phẩm đầu tư mạnh vào các sản phẩm thay thế được sản xuất trong phòng thí nghiệm cho phân bón, thịt, các sản phẩm từ sữa và đường.
• Các nhà nghiên cứu liên tục khám phá các chất dinh dưỡng thực phẩm mới và các yếu tố hình thành mà cuối cùng có thể thay thế nông nghiệp và ngư nghiệp truyền thống.
• Tương lai tạo ra khả năng tiếp xúc với các loại thực phẩm mới và các danh mục thực phẩm có thể thực hiện được thông qua các kỹ thuật sản xuất tổng hợp, dẫn đến sự bùng nổ của các công thức nấu ăn mới, các nhà hàng thích hợp.

Các câu hỏi cần xem xét

• Những rủi ro có thể có của sinh học tổng hợp là gì?
• Còn cách nào khác để bạn nghĩ rằng sinh học tổng hợp có thể thay đổi cách mọi người tiêu thụ thực phẩm?