"A Stroke Of Serendipity" - En teknologi udviklet til bioethanolindustrien har økonomiske og miljømæssige fordele for oksekøds- og mejeriproduktion

Det meste af majsen, der dyrkes i USA, er blevet forbedret ved hjælp af bioteknologi for at yde beskyttelse mod insektskader og/eller herbicidtolerance. Insektresistensegenskaben har den yderligere fordel, at den reducerer mykotoksinforurening af kornet, og herbicidtoleranceegenskaben har været medvirkende til at udvide brugen af ​​no-till landbrugsmetoder, som er centrale for dyrkningssystemer, der resulterer i nettokulstofbinding i landbrugsjord. Der er en anden bioteknologisk egenskab i majs, der sælges under Enogen-mærket af SyngentaSYT
Frø og det blev oprindeligt udviklet til at øge effektiviteten af ​​bioethanolproduktion. Louis Pasteur sagde engang: "tilfældighed favoriserer det forberedte sind," og det fænomen udspillede sig i opdagelsen af, at når denne samme type majs bruges som en del af foderet til malkekvæg og kødkvæg, kan det reducere omkostningerne og forbedre miljøprofilen af ​​disse produktionssystemer.

Først lidt baggrund om de brancher. Oksekød og mejeriprodukter er en populær og meget nærende del af vores fødevareforsyning, og processen for deres produktion er blevet mere og mere effektiv i de seneste årtier. Mængden af ​​produceret kød pr. dyr er steget med omkring 1 % om året siden 1960 og er nu næsten 1.7 gange, hvad den var i 1950'erne. Mængden af ​​produceret mælk pr. ko er tredoblet siden 1980'erne. Denne øgede effektivitet betyder, at produktionen af ​​disse fødevarer nu kræver færre ressourcer pr. fødevareenhed og gør det med et mindre miljømæssigt fodaftryk.

En væsentlig del af disse fremskridt kan tilskrives mere sofistikerede avlsprogrammer. En stor del af de resterende fremskridt er kommet gennem optimering af de diæter, som disse meget fleksible dyr kan trives med. Dette kaldes foderbrugseffektivitet - hvor mange pund kød eller mælk kan der genereres pr. pund foder. En af de vigtigste fodermuligheder for kvæg er majs leveret enten som korn eller i form af ensilage lavet med hele planten. Begge er vigtige muligheder for de fleste malkekøers diæter. Efter at kødkvæg er blevet opdrættet i en stor del af deres liv på græsarealer, flyttes de til foderpladser til "afslutningsfasen", hvor de også ofte fodres med kornmajs eller ensilage. Selvom disse oksekøds- og mejeritrends er meget positive, er der altid plads til yderligere forbedringer, og det er her, Enogen majs passer ind i systemet.

Enogen majs blev udviklet ved hjælp af genteknologi til at tilføje et gen for enzymet alfa-amylase, som nedbryder stivelse til dets sukkerkomponenter. Genet udtrykkes kun i kernernes endosperm og kan ikke spores i bladene eller pollen. Dette er en almindelig type enzym - for eksempel udskiller vi mennesker et amylaseenzym i vores spyt, og det går derefter ind i vores fordøjelsessystem for at frigive energien fra stivelsesholdige fødevarer såsom kartofler eller pasta eller majsmel. Amylasen i Enogen majs er en særlig robust version, der forbliver stabil og aktiv over en lang række forhold. Det fordøjer majsstivelsen til sukkerarter, som derefter kan bruges af gæren i en biobrændstofgæring til at producere ethanolen. Det tjener mere effektivt og effektivt funktionen af ​​tilsatte enzymer fra en anden kilde. Denne teknologi blev først godkendt til kommercielt salg i 2011.

Enogen majs er "identitet bevaret" i kornbranchen, fordi der er visse anvendelser af majs, hvor nedbrydning af stivelsen ville være et problem. Det betyder, at alle de beplantede marker spores, så de kun kan kanaliseres til passende downstream-brug. Denne majs var oprindeligt ikke beregnet til brug som direkte dyrefoder, men dens sikkerhed blev bekræftet, da denne egenskab gennemgik den omfattende reguleringsproces, der kræves for transgene bioteknologiske egenskaber.

Fra omkring 2013 blev der lavet nogle yderligere undersøgelser for at se på, om denne egenskab havde nogen effekt, hvis den skulle bruges til fodring af dyr. Baseret på opmuntrende foreløbige data blev der arbejdet mere og mere med hjælp fra dyreforskere og en række offentlige institutioner. Det, der blev fundet, var lidt af en overraskelse, men set i bakspejlet giver det mening, at køer kunne bruge lidt hjælp til at fordøje stivelse, da det ikke er en stor del af deres forfædres kost. For både malkekvæg og kødkvæg er der en stigning på omkring 5 % i antallet af kilo mælk eller kød, der produceres pr. kilo foder, hvis en del af foderet er enten korn eller ensilage lavet med Enogen-majs. Akademiske forskere ved University of Nebraska og Kansas State University har også dokumenteret øget "total fordøjelighed i kanalen" og "reduceret fækal produktion" (f.eks. mindre afføring). En undersøgelse ved Pennsylvania State University med 40 % Enogen-baseret ensilage i mejerifoder dokumenterede en 7.2 % reduktion i metan-emissionsintensiteten og 5.4 % større foderbrugseffektivitet, men mælkekvaliteten forblev uændret.

Den økonomiske og miljømæssige betydning af Enogen foderfordele blev evalueret af University of Wisconsin-Madisons dyre- og mejerividenskabelige og agronomiske afdelinger sammen med Rock River Laboratory. De så på mælkeindhold og forventede indtægter samt omkostninger til majsensilage. Hvad de fandt var, at ved at bruge Enogen-majs kunne et mejeri spare $132 til $208 pr. malkeko om året. Da skift til denne foderkilde ikke ville forstyrre noget andet i deres drift, er dette en attraktiv mulighed for mælkeproducenter. Denne uafhængige analyse omfattede også en livscyklusvurdering (LCA) udført af Sustainable Solutions Corporation, som kvantificerede adskillige miljømæssige fordele. Disse er beskrevet nedenfor på baggrund af, hvad de ville betyde om året for en besætning med 1000 malkekøer:

· En drivhusgasreduktion på mere end 1.4 millioner kilo CO2-ækvivalenter – svarende til at tage 314 personbiler af vejen

· En reduktion af arealanvendelsen med 249 acres – svarende til 189 amerikanske fodboldbaner

· En reduktion af vandforbruget med 13 millioner gallons – nok til at fylde 21 olympiske svømmebassiner

· En energibesparelse på 220,000 kW timer – nok til at drive 19 gennemsnitlige amerikanske hjem

En lignende LCA til oksekødsproduktion blev udført af University of Arkansas Resiliency Center for virkningerne af Enogen-foder som tørvalset majs i foderet til efterbehandling af feedlot-kvæg. I den analyse var der en reduktion på 5.8 % i drivhusgasemissioner, 6 % lavere fossilt brændstofforbrug, 6.1 % mindre arealanvendelse og 5.6 % mindre vandforbrug.

I dag vurderer Syngenta, at der er 1.1 millioner kvæg på Enogen-baseret foder, 45 % af dem i oksekødsindustrien og 55 % i mejeri. Disse tal forventes at stige med mere adoption i det vestlige USA, hvor majs fra Midtvesten er en væsentlig del af foderforsyningen. Da der er 9.5 millioner malkekøer og 15 millioner kødkvæg i USA, er der masser af potentiale for udvidelse af disse fordele.

En yderligere fordel ved Enogen majs har at gøre med processen med at fremstille ensilage. Majs kan høstes som en hel plante, hakkes, komprimeres og dækkes for at lette en fermenteringsproces over flere måneder. Ensilering er en måde, hvorpå majsstivelse gøres mere fordøjelig af kvæg og fordøjelsesmikrofloraen, der hjælper med at omdanne stivelse til sukkerarter, men det kan tage så lang tid som 4 til 6 måneder for konventionel majsensilage at nå et tilstrækkeligt niveau af stivelsesfordøjelighed, dvs. sikkert at fodre til kvæg. Hvad der blev fundet med Enogen majs var, at ensilagen kunne bruges som dyrefoder efter en meget kortere "ensilering" tid og stadig have de samme fodereffektivitetsfordele. Den fleksibilitet kan hjælpe landmændene med at opretholde et stabilt foderprogram hele året. Med kornmajs ses Enogen-fordelene med simple knækkede kerner, og også med "damp-flake-bearbejdning", som er en mere energikrævende måde at øge stivelsesfordøjeligheden på, som er særligt populær i de sydvestlige og vestlige stater, så Enogen kan passe ind i ethvert eksisterende program.

Enogen majs er fortsat meget udbredt til produktion af bioethanol, hvilket er en væsentlig bidragyder til dekarbonisering af transportsektoren gennem blanding til autobrændstoffer og potentielt nu til brug i ombyggede dieselmotorer. Proteinet fra den anvendelse af majsafgrøden bruges i dyrefoder, og majsolien kan bruges på mange måder. Heldigvis er der stadig masser af majs til rådighed til fødevare- og foderbrug, og med denne serendipitalt opdagede brug af Enogen-teknologien kan denne forsyning gå endnu længere end før.