中國首次實(shí)現(xiàn)CO生物合成蛋白質(zhì)的規(guī)?；a(chǎn)，已形成萬噸級(jí)工業(yè)產(chǎn)能

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所（以下簡(jiǎn)稱農(nóng)科院飼料所）與北京首鋼朗澤新能源科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱首鋼朗澤）共同宣布，經(jīng)過多年研究，終于走通將乙醇梭菌蛋白大規(guī)模生產(chǎn)之路，推動(dòng)了乙醇梭菌蛋白由不知名菌體到飼料蛋白質(zhì)原料的廣泛應(yīng)用。

首鋼朗澤旗下的北京首朗生物科技有限公司也于近期獲得中國首張飼料原料新產(chǎn)品證書。

該項(xiàng)目首席科學(xué)家、農(nóng)科院飼料所研究員薛敏說道，“在人工條件下，利用天然存在的 CO 和氮源（氨）大規(guī)模生物合成蛋白質(zhì)，長期以來被國際學(xué)術(shù)界認(rèn)為是影響人類文明發(fā)展和對(duì)生命現(xiàn)象認(rèn)知的革命性前沿科學(xué)技術(shù)?！?br />
首鋼朗澤高級(jí)副總裁晁偉說，“經(jīng)優(yōu)化的厭氧發(fā)酵工藝，可實(shí)現(xiàn) 22 秒（CO 合成氣輸入，到生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)出乙醇和菌體蛋白醪液時(shí)間）快速轉(zhuǎn)化，高效產(chǎn)出乙醇和乙醇梭菌蛋白，實(shí)現(xiàn)無機(jī)物向有機(jī)物的一步轉(zhuǎn)化，我們已擁有 100 余項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)?！?br />
據(jù)悉，國外目前相關(guān)技術(shù)大都停留在實(shí)驗(yàn)室或中試階段，離工業(yè)化應(yīng)用還有較長時(shí)間。晁偉還透露，對(duì)于生物合成乙醇梭菌蛋白，首鋼朗澤目前已實(shí)現(xiàn)中試的三年穩(wěn)定生產(chǎn)，在今年建立的萬噸級(jí)蛋白產(chǎn)能的產(chǎn)線基礎(chǔ)上，明年仍會(huì)擴(kuò)產(chǎn)，并向 3 萬噸產(chǎn)能邁進(jìn)。

而對(duì)比蛋白質(zhì)的天然合成，其需要經(jīng)過光合作用、復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)換與酶促反應(yīng)，通常效率較低，且生成的蛋白質(zhì)含量也比較低。

薛敏說：“這是迄今為止世界上最高效的生物固碳/固氮生產(chǎn)模式。如果將生物固氮比喻成 ‘空氣面包術(shù)’，那么或許可以將不依賴植物的人工合成蛋白比作‘鐵罐里生產(chǎn)酒和肉’”。

據(jù)了解，乙醇梭菌蛋白一開始并沒有受到特別關(guān)注，直到首鋼朗澤在將乙醇分離蒸餾過程中產(chǎn)生的一種粘稠物質(zhì)，送到農(nóng)科院飼料所鑒定后，得知這種粘稠物居然主要是蛋白質(zhì)，才引起重視。

飼料所對(duì)乙醇梭菌蛋白做了仔細(xì)分析，并以多種養(yǎng)殖魚類進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究得出其蛋白質(zhì)含量接近魚粉，遠(yuǎn)高于豆粕，可作為優(yōu)質(zhì)的飼料蛋白質(zhì)原料。

據(jù)首鋼官網(wǎng)，乙醇梭菌蛋白以乙醇梭菌為發(fā)酵菌種，碳源 CO 來自來工業(yè)尾氣，氮源則為氨水。其進(jìn)行的是液態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵液經(jīng)離心、干燥等工藝，相較于酵母、微藻等單細(xì)胞蛋白產(chǎn)品，乙醇梭菌蛋白的生產(chǎn)成本極低。

在對(duì)工業(yè)尾氣利用的具體數(shù)據(jù)上，首鋼官網(wǎng)介紹說，“據(jù)測(cè)算，中國每年至少會(huì)產(chǎn)生 1.2 萬億立方米富含 CO 的工業(yè)尾氣。那么，如果將其中的 20% 用于生物發(fā)酵，可年產(chǎn)乙醇梭菌蛋白 200 萬噸，年產(chǎn)乙醇 2000 萬噸。”值得一提的是，乙醇梭菌對(duì) CO 的吸收并不受工業(yè)尾氣中硫化物等的影響。

乙醇梭菌蛋白對(duì) CO 的利用，對(duì)減少污染，助力早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和有著積極意義。而在 “十三五” 科技創(chuàng)新成就展上，首鋼朗澤生物固碳技術(shù)也受邀參加了展覽，代表的就是 “碳中和” 技術(shù)。

乙醇梭菌蛋白的大規(guī)模生產(chǎn)也有助于改善中國長期以來魚粉和大豆嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面。國家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院首席研究員李愛科說，“該成果最大的亮點(diǎn)在于 ‘以微生物蛋白生產(chǎn)來破解蛋白質(zhì)短缺難題’。如果能實(shí)現(xiàn)人工合成蛋白更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化，將對(duì)我國飼料蛋白供應(yīng)、糧食安全等產(chǎn)生重大意義?！?/span>

據(jù)了解，中國年進(jìn)口大豆近1億噸，主要來自美國，可以說，美國有著大豆價(jià)格的絕對(duì)控制權(quán)。而乙醇梭菌蛋白的大量制備則有助于減少中國大豆蛋白的進(jìn)口量。

“雖然與首鋼朗澤已就乙醇梭菌蛋白對(duì)豆粕的替代、乙醇梭菌蛋白對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的營養(yǎng)分析等問題開展了研究，并先后于國內(nèi)期刊《動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)》及國際期刊《水產(chǎn)養(yǎng)殖研究》《動(dòng)物飼料科學(xué)與技術(shù)》等發(fā)表了論文，但還有大量科學(xué)工作可以開展。未來在兼顧科學(xué)問題研究的過程中，也會(huì)關(guān)注工程問題的突破，進(jìn)一步推動(dòng)科技成果更好地實(shí)現(xiàn)向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)的轉(zhuǎn)化?！?薛敏說道。

最后，有人或許會(huì)將這次人工合成蛋白質(zhì)與前段時(shí)間的二氧化碳人工合成淀粉相比較。實(shí)際上，二氧化碳合成淀粉在技術(shù)上要難得多。

本次的人工合成蛋白質(zhì)技術(shù)仍要借助細(xì)菌，本質(zhì)是一種發(fā)酵技術(shù)，是典型的生物合成。而二氧化碳人工合成淀粉是直接脫離細(xì)菌等，用有機(jī)的辦法催化，在實(shí)驗(yàn)室一步步從二氧化碳到制取淀粉，可以說是“憑空制造”，有重大的理論創(chuàng)新。

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