„Stroke of Serendipity“ – Technologie vyvinutá pro bioetanolový průmysl má ekonomické a ekologické výhody pro produkci hovězího a mléčných výrobků

Většina kukuřice pěstovaná v USA byla vylepšena pomocí biotechnologie, aby byla zajištěna ochrana před poškozením hmyzem a/nebo tolerance herbicidů. Znak odolnosti vůči hmyzu má další výhodu v tom, že snižuje kontaminaci zrna mykotoxiny a znak tolerance vůči herbicidům byl nápomocný při rozšiřování používání bezorebných zemědělských metod, které jsou ústředním prvkem pěstebních systémů, které vedou k čisté sekvestraci uhlíku v zemědělských půdách. V kukuřici prodávané pod značkou Enogen společností Syngenta existuje další biotechnologická vlastnostSYT
Semena a byl původně vyvinut pro zvýšení účinnosti výroby bioetanolu. Louis Pasteur jednou řekl: „náhoda upřednostňuje připravenou mysl“ a tento jev se projevil ve zjištění, že když se stejný druh kukuřice použije jako součást krmiva pro dojný a masný skot, může to snížit náklady a zlepšit environmentální profil těchto výrobních systémů.

Nejprve nějaké pozadí těchto odvětví. Hovězí maso a mléčné výrobky jsou oblíbenou a vysoce výživnou součástí našich potravin a proces jejich výroby je v posledních desetiletích stále efektivnější. Množství vyprodukovaného masa na zvíře se od roku 1 zvyšovalo přibližně o 1960 % ročně a nyní je téměř 1.7krát větší než v 1950. letech. Množství produkovaného mléka na krávu se od 1980. let zvýšilo trojnásobně. Tato zvýšená účinnost znamená, že výroba těchto potravin nyní vyžaduje méně zdrojů na jednotku jídla a činí tak s menší ekologickou stopou.

Významnou část tohoto pokroku lze přičíst sofistikovanějším chovatelským programům. Velká část zbývajícího pokroku přišla díky optimalizaci stravy, na které mohou tato velmi flexibilní zvířata prosperovat. To se nazývá efektivita využití krmiva – kolik kilogramů masa nebo mléka lze vyrobit na kilogram krmiva. Jednou z hlavních možností krmiva pro skot je kukuřice poskytovaná buď jako zrno, nebo ve formě siláže vyrobené z celé rostliny. Oba jsou důležitými možnostmi pro stravu většiny dojnic. Poté, co byl masný skot chován po většinu svého života na pastvinách, je přemístěn do výkrmny pro „dokončovací“ fázi, kde je také často krmen obilnou kukuřicí nebo siláží. I když jsou tyto trendy v oblasti hovězího a mléčných výrobků velmi pozitivní, vždy existuje prostor pro další zlepšení, a to je místo, kde kukuřice Enogen zapadá do systému.

Enogen kukuřice byla vyvinuta pomocí genetického inženýrství k přidání genu pro enzym alfa amylázu, který štěpí škrob na jeho cukerné složky. Gen je exprimován pouze v endospermu jader a není detekovatelný v listech nebo pylu. Jedná se o běžný typ enzymu – například my lidé vylučujeme enzym amylázu do našich slin a ten pak jde do našeho trávicího systému, aby uvolnil energii z potravin obsahujících škrob, jako jsou brambory nebo těstoviny nebo kukuřičná mouka. Amyláza v kukuřici Enogen je zvláště robustní verze, která zůstává stabilní a aktivní v široké škále podmínek. Rozkládá kukuřičný škrob na cukry, které pak mohou být použity kvasinkami při fermentaci biopaliv k výrobě etanolu. Účinněji a efektivněji plní funkci přidaných enzymů z nějakého jiného zdroje. Tato technologie byla poprvé schválena pro komerční prodej v roce 2011.

Enogenní kukuřice je „zachována identita“ v oboru obilí, protože existují určitá použití kukuřice, pro která by rozklad škrobu byl problém. To znamená, že všechna osázená pole jsou sledována, takže mohou být nasměrována pouze na vhodné následné použití. Tato kukuřice nebyla původně určena k použití jako přímé krmivo pro zvířata, ale její bezpečnost byla potvrzena, když tato vlastnost procházela rozsáhlým regulačním procesem, který je vyžadován pro transgenní biotechnologické vlastnosti.

Počínaje rokem 2013 byly provedeny některé další studie, aby se zjistilo, zda má tato vlastnost nějaké účinky, pokud by měla být použita ke krmení zvířat. Na základě povzbudivých předběžných údajů bylo odvedeno stále více práce za pomoci vědců zabývajících se zvířaty a řady veřejných institucí. To, co bylo zjištěno, bylo trochu překvapením, ale zpětně dává smysl, že krávy by mohly využít nějakou pomoc při trávení škrobu, protože to není hlavní část stravy jejich předků. U mléčného i masného skotu je přibližně 5% nárůst v librách mléka nebo masa vyrobených na libru krmiva, pokud součástí tohoto krmiva je buď obilí nebo siláž vyrobená z kukuřice Enogen. Akademičtí výzkumníci z University of Nebraska a Kansas State University také zdokumentovali zvýšenou „celkovou stravitelnost traktu“ a „sníženou produkci stolice“ (např. méně kakání). Studie na Pensylvánské státní univerzitě se 40% siláží na bázi enogenu v mlékárenském krmivu zdokumentovala 7.2% snížení intenzity emisí metanu a o 5.4% vyšší efektivitu využití krmiva, ale kvalita mléka zůstala nezměněna.

Ekonomický a environmentální význam výhod krmiva Enogen byl vyhodnocen oddělením živočišné a mléčné vědy a agronomie University of Wisconsin-Madison spolu s laboratoří Rock River Laboratory. Zkoumali obsah mléka a očekávané příjmy a také náklady na kukuřičnou siláž. Zjistili, že používáním kukuřice Enogen by mlékárna mohla ušetřit 132 až 208 dolarů na dojnici za rok. Protože přechod na tento zdroj krmiva nenaruší nic jiného v jejich provozu, je to atraktivní možnost pro chovatele mléka. Tato nezávislá analýza také zahrnovala hodnocení životního cyklu (LCA) provedené společností Sustainable Solutions Corporation, které kvantifikovalo několik ekologických výhod. Ty jsou popsány níže na základě toho, co by znamenaly za rok pro stádo s 1000 dojnicemi:

· Snížení skleníkových plynů o více než 1.4 milionu kilogramů ekvivalentů CO2 – což odpovídá vyřazení 314 osobních vozidel ze silnice

· Snížení využití půdy o 249 akrů – ekvivalent 189 fotbalových hřišť v USA

· Snížení spotřeby vody o 13 milionů galonů – dost na naplnění 21 olympijských bazénů

· Úspora energie 220,000 19 kW hodin – dost na napájení XNUMX průměrných amerických domácností

Podobná LCA pro produkci hovězího masa provedlo Centrum odolnosti University of Arkansas pro účinky krmiva Enogen jako suché rolované kukuřice ve stravě pro dobytek ve výkrmně. V této analýze došlo k 5.8% snížení emisí skleníkových plynů, 6% nižší spotřebě fosilních paliv, 6.1% menšímu využití půdy a 5.6% menšímu využívání vody.

K dnešnímu dni Syngenta odhaduje, že krmení na bázi Enogenu je 1.1 milionu skotu, z toho 45 % v masném průmyslu a 55 % v mlékárenském průmyslu. Očekává se, že tato čísla porostou s větším zaváděním na západě USA, kde kukuřice ze Středozápadu tvoří významnou část nabídky krmiva. Vzhledem k tomu, že v USA je 9.5 milionu dojnic a 15 milionů hovězího dobytka, existuje velký potenciál pro rozšíření těchto výhod.

Další výhoda kukuřice Enogen souvisí s procesem výroby siláže. Kukuřici lze sklízet jako celou rostlinu, nasekat, slisovat a zakrýt, aby se usnadnil proces fermentace po dobu několika měsíců. Silážování je způsob, jak je kukuřičný škrob lépe stravitelný pro dobytek a trávicí mikroflóru, která pomáhá přeměnit škrob na cukry, ale může trvat až 4 až 6 měsíců, než konvenční kukuřičná siláž dosáhne dostatečné úrovně stravitelnosti škrobu, která je bezpečné pro krmení dobytka. U kukuřice Enogen bylo zjištěno, že siláž může být použita jako krmivo pro zvířata po mnohem kratší době „silážování“ a stále má stejné výhody z hlediska účinnosti krmiva. Tato flexibilita by mohla farmářům pomoci udržet stálý program krmení po celý rok. U obilné kukuřice se výhody Enogenu projevují u jednoduchých rozdrcených zrn a také u „zpracování vloček v páře“, což je energeticky náročnější způsob zvýšení stravitelnosti škrobu, který je obzvláště populární v jihozápadních a západních státech, takže se Enogen vejde do jakýkoli existující program.

Enogenní kukuřice je i nadále široce používána pro výrobu bioetanolu, což významně přispívá k dekarbonizaci dopravního sektoru prostřednictvím přimíchávání do automobilových paliv a potenciálně nyní pro použití v přestavěné dieselové motory. Protein z tohoto použití plodiny kukuřice se používá v krmivu pro zvířata a kukuřičný olej lze použít mnoha způsoby. Naštěstí je stále k dispozici spousta kukuřice pro použití v potravinách a krmivech as tímto náhodně objeveným využitím technologie Enogen může tato nabídka jít ještě dále než dříve.