Yksisoluproteiinien tuotanto mikrolevillä

Abstract

Mikrolevillä tuotetut yksisoluproteiinit ovat potentiaalinen vaihtoehto ravinnonlähteeksi tulevaisuudessa. Mikrolevien kasvattaminen ei vaadi paljoa maapinta-alaa eikä kuluta yhtä paljon vettä kuin perinteiset proteiinintuotantomenetelmät. Mikroleviä voidaan kasvattaa suolaisessa vedessä, ja niiden tuotanto sitoo hiilidioksidia, joten prosessit ovat ympäristöystävällisiä ja noudattavat kestävän kehityksen periaatteita. Toistaiseksi mikrolevistä tunnetaan vain murto-osa ja kasvatusprosessit ovat liian kalliita kaupallistettaviksi. Tämän työn tarkoituksena on kirjallisuuskatsauksen avulla selvittää, miten mikrolevien tuotantoprosessi voitaisiin toteuttaa parhaiten ja miten mikrolevät eroavat muista mikrobeista yksisoluproteiinien tuottajina. Lisäksi tutkitaan, miten geenitekniikan keinoilla voitaisiin parantaa tuotantoa ja mitä haasteita ja mahdollisuuksia tuotannossa on.

Mikrolevät ovat eliöryhmänä todella laaja ja monipuolinen. Lajeja on arvioitu olevan 200 000:sta useampaan miljoonaan. Mikroleviä kasvaa useissa erilaisissa elinympäristöissä, joten mahdollisia menetelmiä mikrolevien kasvattamiseksi on yhtä paljon kuin lajejakin. Mikrolevien aminohappokoostumus on hyvä, ja ne sisältävät myös lipidejä, hiilihydraatteja, omega-3-rasvahappoja ja muita ihmiselle hyödyllisiä ravintoaineita, kuten vitamiineja.

Tuotantoprosessi voidaan toteuttaa suljettuna tai avoimena prosessina. Paras tuotantoteho on levymäisellä fotobioreaktorilla, mutta se on menetelmistä kallein. Halvin tapa tuottaa mikrolevillä biomassaa on avoin kasvatuslampi. Sen ongelmana on kuitenkin kontaminaation riski, eikä lopputuote ole yhtä puhdasta kuin suljetussa fotobioreaktorissa. Solujen hajotus ja proteiinin eristys voidaan toteuttaa monin tavoin. Esimerkiksi kolmen faasin erottelumenetelmällä saadaan jopa 99 % eristysteho. Geenitekniikan avulla voidaan parantaa prosessien kustannustehokkuutta. Voidaan esimerkiksi vaikuttaa mikrolevien yhteyttämisaktiivisuuteen ja siten tuottaa 46–53 % enemmän biomassaa. Geenimuokkauksen ongelmia ovat kuitenkin tulosten vaikea toistettavuus sekä joissain tapauksissa huono teho.

Työssä tarkastellaan mikrolevien tuotannon mahdollisuuksia muun muassa kiertotalouden näkökulmasta. Mikrolevien tuotannossa voisi olla mahdollista käyttää jätevesiä kasvatusalustana. On mahdollista tuottaa useampaa lopputuotetta kerralla, esimerkiksi yhdistää biopolttoaineiden tuotanto yksisoluproteiinien tuotantoon. Hiilidioksidin lähteenä voidaan käyttää muiden teollisuudenalojen savukaasuja. Näin voidaan vähentää teollisuuden päästöjä ilmakehään ja ympäristöön. Mikrolevät ovat monelta osaa lupaava vaihtoehto tulevaisuuden proteiininlähteenä, mutta niiden myyntiä ja kehitystä rajoittaa uuselintarvikkeita koskeva tiukka lainsäädäntö. Lisääntyvä lajituntemus sekä kehittyvä teknologia mahdollistavat kuitenkin tuotantoprosessien kaupallistamisen tulevaisuudessa.