要約:
ますます深刻化するプラスチック汚染と潜在的な食品安全の課題に直面して、南イリノイ大学カーボンデールの科学研究チームは画期的な研究結果を達成しました。研究者らは、遺伝子組み換え酵母を用いて、廃棄されたペットボトルや農業廃棄物をタンパク質、脂肪、ビタミンなどの栄養素を含む食用原料に変換することに成功し、3Dプリント技術を利用して「μBites」と呼ばれる高タンパク質ビスケットを作成した。
このイノベーションは、廃プラスチックの高価値利用に新たな道を開くだけでなく、将来の深宇宙探査や資源が乏しい環境での食糧供給のための最先端のソリューションも提供します。
この技術はプラスチックを食品に直接組み込んだり、ビスケットに加工したりするものではなく、生化学的変換を通じて元素の再結合を達成するものであることを明確にする必要があります。ペットボトルやその他の包装材の主成分であるポリエチレンテレフタレート（PET）には、それ自体に豊富な炭素元素が含まれています。研究チームはまず、「酸化熱水溶解」技術を用いて、高温高圧条件下でPETプラスチックや廃棄トウモロコシわらなどの農林業廃棄物を微生物が利用できる低分子化合物に分解し、これを遺伝子組み換え出芽酵母などの微生物に与えた。
特別に改変された酵母は、小型の食品加工工場のように機能し、廃棄物からこれらの炭素源を吸収し、タンパク質、脂肪酸、有機酸などの栄養素に再合成できます。さらに、研究者らは特定の機能を備えた酵母菌株をさらに開発し、プラスチック由来のエチレングリコールを使用してベータカロテン（人体内でビタミンAに変換できる）を合成したり、さらには植物廃棄物を使用して天然バニラフレーバー化合物を直接合成したりすることで、最終食品の味と栄養価を大幅に向上させた。
科学研究チームは、酵母から抽出した栄養素を取得した後、それらに適量の食物繊維、デンプン、甘味料を混合し、3D プリント技術を使用して高タンパク質ビスケット「μBites」を成形しました。安全性評価データは、生体内変換によって作られたビスケットが消費の安全基準を満たしていることを示しています。研究チームはまだ、正式な人間の味覚検査について関連機関からの承認を待っているところだが、被験者に対する初期の香り評価結果は非常に良好で、参加者の大多数は資源に乏しい環境や極端な環境でもこの新しい食品を食べる意欲を示している。
この研究は、アメリカ航空宇宙局 (NASA) の「深宇宙食チャレンジ」と国立科学財団からも資金援助を受けています。研究者らは、この微生物ベースの食品変換システムは、地球上のプラスチック汚染危機や災害地域での緊急救助ニーズに対応できるだけでなく、潜水艦、極地科学研究基地、さらには将来の月や火星の基地などの閉鎖的な極限環境にも導入できると述べた。研究チームは今後数年間でプロセスの改良を続け、デンプンや繊維などのより基本的な成分を微生物が直接合成できるようにし、できるだけ早く大量消費と実用化の段階に入る技術を推進する予定だ。
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