Egyre népesebb világunkban már most komoly gondokat okoz az emberek élelmiszer-ellátása, különösképp a fejlődő országokban. Ráadásul az sem mindegy, hogy milyen ételhez jutunk, fontos figyelni a kiegyensúlyozott étrendre, amelynek egyik kulcsa a megfelelő fehérjebevitel. Azonban a fehérje nem terem csak úgy magától, a növények és az állatok is nagy energiát mozgósítanak a fehérjék előállításához. Tudjuk vajon, milyen szerepet játszanak szervezetünkben a fehérjék; milyen alkotóelemekből épülnek fel; és hogyan lehet előállítani őket olcsó és környezetbarát megoldással?
Miből állnak a fehérjék?
A fehérjék olyan makromolekulák, amelyek 19 darab speciális L-α-aminosavból (plusz a glicinből) épülnek fel (ahol az „α” a nitrogén helyzetére utal az aminosavon belül, az „L” pedig a térszerkezetre). Ezek különféle kapcsolódása eredményezi sokféleségüket. Biológiai szempontból rendkívül fontos szerepük van a szervezetünkben: vázanyagok (például hajunk is α-keratinból áll), az információátvitelben is segédkeznek, biokatalizátorokként is funkcionálhatnak, és a fehérjék felelnek immunrendszerünk megfelelő működéséért is. A vérünkben történő anyagtranszportban is a hemoglobin elnevezésű fehérje vesz részt az oxigén és a szén-dioxid szállításakor. Szén-monoxid-mérgezéskor például a belélegzett gáz a hemoglobinhoz kötődve gátolja az oxigénszállítást, sejtjeink oxigénhiányos állapotba kerülhetnek, ami gyorsan végzetes következményekkel járhat.
Kapcsolódó bejegyzések
Te tudod, hogyan működik a szén-monoxid-mérő?
Van, amelyik úgy, mint a véred, de a legtöbb elektromos szenzorral megy. Nem mindegy, hogy melyiket használod. El is mondjuk, hogy miért!
Milyen problémákat okozhat szervezetünkben a fehérjehiány?
A fentiekből is látszik, hogy a fehérjék nélkülözhetetlenek életfunkcióink fenntartásához, hiányuk többféleképpen megnyilvánulhat. Előfordulhat például, hogy minőségtől függetlenül nem viszünk be elég fehérjét a szervezetünkbe, ezt nevezzük mennyiségi hiánynak. Egy átlagos emberi szervezet nagyjából napi 8–10 g elemi nitrogénnek megfelelő nitrogéntartalmú vegyülettől szabadul meg, ami az aminosavak építőköve is. Ezáltal legalább ugyanennyi nitrogént kell a szervezetbe juttatnunk, hogy ezt pótoljuk, ez olyan 50–60 g tiszta fehérjét jelent. A másik megnyilvánulása annak, hogy kevés fehérjéhez jutunk, a minőségi hiány. Léteznek ugyanis úgynevezett esszenciális aminosavak, amelyeket szervezetünk nem képes előállítani, ezeket csak a táplálékkal együtt tudjuk felvenni. Hasznos, ha fogyasztunk hüvelyeseket (csicseriborsót, babot, szóját) vagy állati eredetű termékeket.
Amennyiben azonban mégsem jutunk elég fehérjéhez, úgy több egészségügyi problémával is szembe kellhet néznünk. A kóros fehérjehiány az izomszövetek elsorvadását okozhatja, de fennállhat ödéma veszélye is, vagy éppen vérszegénység (anémia) is kialakulhat. Gyerekeknél fokozottan figyelni kell a megfelelő fehérjebevitelre, mivel hiánya akár fejlődésüket is lassíthatja.
Mit jelent az egysejtfehérje (SCP), hogyan tudják előállítani?
A fentiekből látható tehát, hogy életünkhöz elengedhetetlen a megfelelő és kiegyensúlyozott táplálkozás, amelynek egyik fontos pillére a megfelelő fehérjebevitel. Ehhez nyújthat segítséget a már 5000 évvel ezelőtt is alkalmazott egysejtfehérje (Single Cell Protein). Ekkoriban még nem tudatosan, de élesztőként használták kenyerek és bizonyos alkoholos italok előállításához. Az egysejtfehérje ugyanis – amely nevét 1966-ban kapta – minden olyan mikrobiális biomasszát (baktériumokat, élesztőket, algákat vagy fonalas gombákat) magába foglal, amelyek táplálékként vagy takarmányként alkalmazhatók. Ezek egyik fő előnye az, hogy az ilyen mikroorganizmusokat olcsó, főleg mezőgazdasági hulladékon lehet tenyészteni, majd ebből vonják ki a megfelelő fehérjéket. Tehát a lényeg az, hogy valamilyen szénforrást kell biztosítani a mikroorganizmusnak, amelynek segítségével az fehérjét képes alkotni.
Fotó: Canva
Milyen anyagokból lehet előállítani?
A biomassza előállításának fő előnye, hogy mikroorganizmustól függően olcsó alapanyagokból megvalósítható, több esetben pedig ezzel a környezet terhelése is csökkenthető. Például az erre alkalmas baktériumokat a kőolajgyártás azon melléktermékeinek segítségével tenyészthetik, amelyeket régebben még szimplán elégettek, ezzel nagymértékben szennyezve a környezetet. Ezenfelül fontos alapanyaga lehet a baktériumból történő fehérje-előállításnak a metanol, amely mára – mérgező mivoltát levetkőzve – rendkívül sokoldalú nyersanyaggá válhat. Egyes tanulmányok szerint az autóiparban is hasznát lehetne venni a közeljövőben.
Az algák esetében a légköri szén-dioxid felhasználásával is létrehozhatók fehérjék. Az egyik példa erre a spirulina, amelynek rendkívül magas a fehérjetartalma. Izlandon már nagy sikereket értek el az algák felhasználásával. Terveik szerint a jövőben az így előállított fehérjék közel 75 millió tonna üvegházhatású gázzal egyenértékű szén-dioxidtól szabadítanák meg a környezetet, amelyről egy korábbi cikkünkben részletesebben is írtunk.
Kapcsolódó bejegyzések
Az izlandi spirulina lehetne Észak-Európa fenntartható alternatív fehérjeforrása
Izland segíthetne Észak-Európa élelmezésbiztonsági problémáinak megoldásában a spirulina, mint fenntartható fehérjeforrás ipari termelésének növelésével.
Az élesztőkből gyártott fehérjék esetében jóval több alapanyag áll rendelkezésre, amelyeken lehet tenyészteni. Az egyik ilyen a melasz, amely a cukorgyártás mellékterméke, és még mindig tartalmaz nagyjából 40% cukrot. Legtöbbször ebből készítik a sütőélesztőt, amely sokunk háztartásában is megtalálható. Másik alapanyag lehet például a savó, amely a sajtgyártáskor keletkezik melléktermékként nagy mennyiségben. Általában helyben fel kell használni, szállítása költséges, szennyvízként pedig nagy terhelést jelent a környezetre nézve. Nagyjából 1%-nyi fehérjét tartalmaz, amelyet a legtöbb esetben elválasztanak, és tápszerekben vagy adalékanyagként hasznosítják. A savóban ezenfelül tejcukor is található, amit egyes élesztők szénhidrátforrásként fel tudnak használni, amiből további fehérjét képesek termelni.
A fentieken felül penészgombákból is létre lehet hozni fehérjéket. Egy svéd fejlesztés szerint a burgonyafeldolgozás során keletkező hulladékot, vagyis a krumpli héját, a mosóvizet és egyéb nyesedékeket használják fel. Ez azért is lehetséges, mert a maradék is annyi keményítőt tartalmaz, amennyiből a gombák elég szénforrást tudnak szerezni, így két lépésben fehérjét tudnak előállítani segítségükkel.
Milyen előnyei vannak az így előállított fehérjéknek?
Az egysejtfehérjéknek számos előnyük lehet, egyik legfontosabb tulajdonságuk természetesen magas fehérjetartalmuk. Ez mikroorganizmustól függően 50%-tól akár 80%-ig is terjedhet. Például a metanoltáptalajon tenyésztett baktériumokból képződő biomassza akár 83%-os proteintartalommal is rendelkezhet. Ez nagyon magas értéknek számít, összehasonlításképp a szójaliszt fehérjetartalma is csupán 45%. Előnyük az is, hogy sokkal gyorsabban és nagyobb hozammal termelődnek, mint amennyi fehérje ugyanannyi idő alatt egy állatban létrejön. Például egy nap alatt 100 kg élesztő akár 500 tonna fehérjét is termelhet, ennyi idő alatt egy fiatal marha nagyjából fél kiló fehérjét szintetizál 5–9 kg növényi fehérje elfogyasztásával. Hasonlóképpen ez a hozam sokkal nagyobb akár egy szójabab vagy egy kukorica által előállított fehérje mennyiségénél. Végül pedig alacsony ára és fenntartható előállítása az, ami tovább emelheti értékét a jövőben, ugyanis így a mezőgazdasági hulladékokat könnyedén lehet hasznosítani, ezáltal környezetünk szennyezését is csökkenthetjük.
Összegzés
Az állati- és a növényi fehérjékhez képest újítást hozhatnak az egysejtfehérjék, amelyek magas fehérjetartalmukkal remek alternatívát nyújthatnak a megszokott fehérjebeviteli forrásainkhoz képest. Nagy előnyük alacsony áruk, minek révén az élelemhiány javításában szerte a világon segítséget nyújthatnak. Ezenfelül a környezetterhelést is nagymértékben képesek csökkenteni, ezáltal újabb kapukat nyithatnak egy zöldebb jövő felé.
Források:
Pécs Miklós: Biotermék Technológia 1. (Egyetemi jegyzet).
Novák Lajos, Nyitrai József: Szerves Kémia. Műegyetemi Kiadó, 1998.
