中國首次實現CO生物合成蛋白質的規模化生產已形成萬噸級工業產能

據報道，中國在CO生物合成蛋白質領域取得重要進展，并完成了萬噸級蛋白產能的產線建設。

近日，中國農業科學院飼料研究所（以下簡稱農科院飼料所）與北京首鋼朗澤新能源科技有限公司（以下簡稱首鋼朗澤）共同宣布，經過多年研究，終于走通將乙醇梭菌蛋白大規模生產之路，推動了乙醇梭菌蛋白由不知名菌體到飼料蛋白質原料的廣泛應用。

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品證書。

該項目首席科學家、農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）大規模生物合成蛋白質，長期以來被國際學術界認為是影響人類文明發展和對生命現象認知的革命性前沿科學技術。”

首鋼朗澤高級副總裁晁偉說，“經優化的厭氧發酵工藝，可實現22秒（CO合成氣輸入，到生物轉化產出乙醇和菌體蛋白醪液時間）快速轉化，高效產出乙醇和乙醇梭菌蛋白，實現無機物向有機物的一步轉化，我們已擁有100余項自主知識產權。”

據悉，國外目前相關技術大都停留在實驗室或中試階段，離工業化應用還有較長時間。晁偉還透露，對于生物合成乙醇梭菌蛋白，首鋼朗澤目前已實現中試的三年穩定生產，在今年建立的萬噸級蛋白產能的產線基礎上，明年仍會擴產，并向3萬噸產能邁進。

而對比蛋白質的天然合成，其需要經過光合作用、復雜的生物轉換與酶促反應，通常效率較低， 且生成的蛋白質含量也比較低。

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

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

飼料所對乙醇梭菌蛋白做了仔細分析，并以多種養殖魚類進行實驗，研究得出其蛋白質含量接近魚粉，遠高于豆粕，可作為優質的飼料蛋白質原料。

據首鋼官網， 乙醇梭菌蛋白以乙醇梭菌為發酵菌種， 碳源CO來自來工業尾氣，氮源則為氨水。其進行的是液態發酵， 發酵液經離心、干燥等工藝， 相較于酵母、微藻等單細胞蛋白產品， 乙醇梭菌蛋白的生產成本極低。

在對工業尾氣利用的具體數據上， 首鋼官網介紹說， “ 據測算， 中國每年至少會產生1.2萬億立方米富含CO的工業尾氣。那么， 如果將其中的2 0 %用于生物發酵， 可年產乙醇梭菌蛋白200萬噸，年產乙醇2000萬噸。”值得一提的是，乙醇梭菌對CO的吸收并不受工業尾氣中硫化物等的影響。

乙醇梭菌蛋白對C O的利用， 對減少污染，助力早日實現碳達峰、碳中和有著積極意義。而在“十三五”科技創新成就展上，首鋼朗澤生物固碳技術也受邀參加了展覽，代表的就是“碳中和”技術。

乙醇梭菌蛋白的大規模生產也有助于改善中國長期以來魚粉和大豆嚴重依賴進口的局面。國家糧食和物資儲備局科學研究院首席研究員李愛科說，“該成果最大的亮點在于‘以微生物蛋白生產來破解蛋白質短缺難題。如果能實現人工合成蛋白更大規模的產業化，將對我國飼料蛋白供應、糧食安全等產生重大意義。”

據了解，中國年進口大豆近1億噸，主要來自美國，可以說，美國有著大豆價格的絕對控制權。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口量。

“雖然與首鋼朗澤已就乙醇梭菌蛋白對豆粕的替代、乙醇梭菌蛋白對水產動物的營養分析等問題開展了研究，并先后于國內期刊《動物營養學報》及國際期刊《水產養殖研究》《動物飼料科學與技術》等發表了論文，但還有大量科學工作可以開展。未來在兼顧科學問題研究的過程中，也會關注工程問題的突破，進一步推動科技成果更好地實現向經濟主戰場的轉化。”薛敏說道。

最后，有人或許會將這次人工合成蛋白質與前段時間的二氧化碳人工合成淀粉相比較。實際上，二氧化碳合成淀粉在技術上要難得多。

本次的人工合成蛋白質技術仍要借助細菌，本質是一種發酵技術，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菌等，用有機的辦法催化，在實驗室一步步從二氧化碳到制取淀粉，可以說是“憑空制造”，有重大的理論創新。