酵母の力で廃プラスチックをクッキーに、NASAが支援する大学研究で新たな成果
南イリノイ大学カーボンデール校（SIU Carbondale）の研究チームが、微生物による発酵技術を用いて、プラスチック廃棄物や植物由来のバイオマスを、タンパク質が豊富なクッキーに変換することに成功しました。
食料安全保障や、被災地での食料確保、ひいては将来の宇宙探査にも大きな影響を与える可能性があると期待されています。
プラスチックで食料不足を解決
食品に含まれるマイクロプラスチックを懸念する人が増加している中、米国の研究チームはあえてプラスチックを原料に新しい食品を作り出しました。
このプロジェクトは、宇宙飛行士向けの食料開発を目指す、米航空宇宙局（NASA）の「Deep Space Food Challenge」から資金提供を受けて行われたもの。
資源が限られた深宇宙環境における食料の確保は重要な問題であり、つい先日、世界経済フォーラム（WEF）の専門家も、細胞農業、代替プロテイン、3Dプリント食品といった新技術を導入して、宇宙ミッションにおける食料生産のあり方を変革するよう提言しています。
SIU Carbondaleが開発した技術では、水や炭酸飲料の使い捨てボトルに用いられるポリエチレンテレフタレート（PET）を、上手く遺伝子改変を施した酵母を使ってアップサイクル。これにより、プラスチック汚染という大きな問題を、食料不足という別の問題を解決する手段へと転換します。
同校の准教授Lahiru Jayakodyは、「プラスチックをアップサイクルしてより価値の高い製品を作るための技術開発に取り組んでいた中で、食品を作ることに目を向けてみてはどうかと考えた。なぜならプラスチックと食品は、どちらも炭素で構成されているためだ」と説明しています。
複数の酵母が発酵により食品成分を生成
PETには、タンパク質のような物質に作り変えられる炭素を豊富に持った分子が含まれています。このような変換は、実験室で化学反応や溶媒を用いて行うことも可能ですが、微生物にその作業を任せる方が、より簡便で環境に優しい解決策となります。
SIU Carbondaleのチームは、PET素材や廃棄されたトウモロコシの茎や葉、その他のバイオマスを、同校の地質学教授Ken Andersonが独自に開発した「酸化水熱溶解（oxidative hydrothermal dissolution）」というプロセスにかけました。
この手法では、高温・高圧下で水と酸素を用いて、分解しにくい物質を微生物が利用できる状態の断片へと分解。その後、これらの断片を遺伝子改変した複数の酵母に与えると、酵母がさまざまな食品成分へと作り変えます。
パン酵母の力で植物バイオマスからバニラ香料が生成され、別の菌株はPET由来のエチレングリコールをβ-カロテン（体内でビタミンAに変換される物質）に変換。
最後に、得られた混合物に食物繊維、デンプン、甘味料を加えて3Dプリンターで成形することでタンパク質豊富なクッキーに仕上げ、これを「µBites（マイクロバイツ）」と名付けました。
過酷な環境下で生命を支える食料源に
「µBites」の食品としての安全性はデータで示されているものの、現在は試食の可否を決定する規制機関の判断を待っている段階。現時点で、香りについては高い評価を得ており、試した人の多くが喜んで食べたいと回答しています。
チームは将来的には、タンパク質以外の主成分である食物繊維、デンプン、甘味料についても微生物を使って生産する構想を描き、数年以内には一般消費者向けの製品として提供できるようになると期待しています。
現在、このクッキーの製造コストは1kgあたり60ドル（約9,560円）と非常に高価ですが、今後の発酵効率改善や生産規模の拡大によってコストを下げられるとのことです。
研究チームはまた、プラスチック由来のクッキーが、深宇宙ミッションや月・火星の居住地だけでなく、災害被災地や潜水艦内といった地球における過酷な環境下でも人々の生命を支えるものになり得ると示唆。
Jayakodyと共にプロジェクトに取り組んだ大学院生のSandhya Jayasekaraは「2050年までに世界の食料需要は35〜56％増加すると予測されており、将来的に世界人口の約30％が飢餓のリスクに直面する可能性がある」と指摘し、「その問題に対処する鍵となるのが、微生物の活用だと考えている」と語っています。
参考記事：
This cookie started its life as a plastic bottle – American Chemical Society
Hard to swallow? The future of snacking may be 3D-printed cookies made from upcycled plastic | Food | The Guardian
Here’s How Scientists Turned Plastic Bottles Into Nutritious Cookies
Your Future Cookies Could Be Made from Upcycled Plastic Bottles
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