Xà Lách Trồng Thịt: Cuộc Cách Mạng Thực Phẩm Từ Công Nghệ Sinh Học

Cách mạng hóa sản xuất protein động vật từ thực vật

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về thực phẩm và giảm thiểu tác động tiêu cực từ ngành chăn nuôi truyền thống, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Hoàng gia London (Imperial College London) đã thực hiện một bước đi đột phá. Họ đã thành công trong việc biến cây xà lách và cây thuốc lá thành những “nhà máy” tự sản xuất myoglobin, một loại protein có vai trò quan trọng trong tạo màu và hương vị của thịt heo và thịt bò.

Báo cáo mới nhất từ nghiên cứu này đăng trên tạp chí Frontiers in Plant Science đã chỉ ra rằng việc cấy gen myoglobin từ heo vào bộ gen lục lạp của cây xà lách và cây thuốc lá đã mang lại lượng myoglobin lên tới 1,5% và 2,7% tổng lượng protein hòa tan tương ứng. Alexia Groff, nhà nghiên cứu chính, khẳng định đây là lần đầu tiên thực vật bậc cao cho thấy khả năng tạo ra myoglobin một cách ổn định.

Myoglobin là yếu tố quyết định màu sắc cũng như hương vị của thịt. Protein này có khả năng lưu trữ oxy và mang sắt heme, từ đó tạo ra màu đỏ tươi của thịt. Đặc biệt, sắt heme trong myoglobin dễ hấp thụ hơn so với sắt phi heme trong thực vật, góp phần tạo nên vị ngon đặc trưng của thịt.

Ưu điểm của việc cấy gen vào lục lạp

Trước đây, quy trình sản xuất protein động vật nhân tạo thường phụ thuộc vào vi sinh vật như E. coli hoặc nấm men. Tuy nhiên, nghiên cứu lần này đã khai thác lục lạp – nơi thực hiện quang hợp của thực vật – để thực hiện nhiệm vụ này.

Việc sản xuất myoglobin trong lục lạp mang lại lợi thế sinh hóa, vì nó diễn ra trong cùng một môi trường với heme. Các nhà khoa học đã sử dụng kỹ thuật bắn gen để đưa DNA vào tế bào lá, sau đó chọn lọc để phát triển những cây chuyển gen ổn định.

Kết quả của nghiên cứu cho thấy sản lượng myoglobin từ lục lạp cao gấp ba lần so với phương pháp truyền thống. Lượng myoglobin thu được đạt 800±110 mg/kg ở cây thuốc lá và 810±60 mg/kg ở cây xà lách.

Điều đặc biệt là cây trồng đã phát triển và ra hoa bình thường, di truyền khả năng tạo myoglobin cho thế hệ sau, mở ra khả năng sử dụng sinh khối thực vật trực tiếp vào thực phẩm mà không cần qua quá trình tinh chế phức tạp.

Những thách thức trong sản xuất và thương mại

Dù đạt được thành công lớn với sản lượng, nhưng vẫn còn những thách thức trong việc tối ưu hóa tỷ lệ heme cho myoglobin. Có khoảng 35% myoglobin sản xuất từ cây thuốc lá kết hợp thành công với heme, thấp hơn 80% khi sản xuất từ E. coli.

Sự xuất hiện của myoglobin đã kích thích cây thuốc lá gia tăng tổng lượng heme nhưng vẫn chưa đủ đáp ứng do cạnh tranh với quá trình tổng hợp diệp lục. Nhóm nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp tương lai nhằm cải thiện tình hình này.

Bên cạnh đó, việc tích tụ myoglobin hiện tại vẫn thấp hơn khoảng 10 lần so với protein từ cơ bắp động vật. Để đưa công nghệ này từ phòng thí nghiệm ra thị trường, cần có quy trình kiểm định nghiêm ngặt về an toàn thực phẩm cũng như kiểm tra các đặc tính liên quan đến màu sắc và hương vị.