全球首次!利用一氧化碳合成蛋白质,大豆或将被部分替代?
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全球首次!利用一氧化碳合成蛋白质,大豆或将被部分替代?

Posted by | 十一月 3, 2021 |

六月 28, 2022

经过多年研究攻关,我国科学家突破了自然光合固碳、固氮系统利用太阳能、反应速度缓慢的局限,突破了天然蛋白质植物合成的时空限制,在国际上首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成,创造了22秒工业化一步生物合成蛋白质获得率最高85%的世界奇迹。

 

中国农业科学院饲料研究所10月30日发布,我国在国际上首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成,已经形成万吨级的工业生产能力,乙醇梭菌蛋白的应用与类别划分和饲料行业常用的酵母蛋白一致,获得首个饲料和饲料添加剂新产品证书。该证书由农业农村部于2021年8月颁发,新饲证字(2021)01号。

中国农业科学院饲料研究所10月30日发布,我国在国际上首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成,已经形成万吨级的工业生产能力,乙醇梭菌蛋白的应用与类别划分和饲料行业常用的酵母蛋白一致,获得首个饲料和饲料添加剂新产品证书。该证书由农业农村部于2021年8月颁发,新饲证字(2021)01号。

乙醇梭菌蛋白生产工艺流程。

她强调,在人工条件下,利用天然存在的一氧化碳和氮源(氨)大规模生物合成蛋白质,则不受此限,故长期以来被国际学术界认为是影响人类文明发展和对生命现象认知的革命性前沿科学技术。
该项研究以含一氧化碳、二氧化碳的工业尾气和氨水为主要原料,“无中生有”制造新型饲料蛋白资源乙醇梭菌蛋白,将无机的氮和碳转化为有机的氮和碳,实现了从0 到1的自主创新,具有完全自主知识产权。
进口大豆蛋白饲料卡脖子难题有新解
以工业化生产1000万吨乙醇梭菌蛋白(蛋白含量83%)计,相当于2800万吨进口大豆(蛋白含量30%)当量,“不与人争粮、不与粮争地”,开辟了一条低成本非传统动植物资源生产优质饲料蛋白质的新途径,可减排二氧化碳2.5亿吨,节省耕地10亿亩(以平均亩产大豆300斤计)。
中国农科院饲料所所长戴小枫研究员表示,在人工条件下,利用天然存在的一氧化碳和氮源(氨)大规模生物合成蛋白质,长期以来被国际学术界认为是影响人类文明发展和对生命现象认知的革命性的前沿科学与技术。戴小枫说,蛋白质在自然界的天然合成一般要在植物或者植物体内具有固氮功能的特定微生物体内,在自然光合作用下形成碳水化合物的糖类,再经过多个环节复杂的生物转换。对此,北京首钢朗泽新能源科技有限公司通过6年多的研究攻关,突破了乙醇梭菌蛋白核心关键技术,大幅度提高反应速度、原料物质和能量的转化效率,实现了工业化一步生物合成蛋白质收率最高85%的纪录。
据悉,近年来我国大豆进口最高年份已超过1亿吨。进口大豆除制备食用油外,最大用途就是满足“史上、世上”最大规模养殖业饲用蛋白质需求。饲用蛋白原料对外依存度长期保持在80%以上,既成为我国农业的最大短板,亦是严重影响国家粮食安全和经济安全的风险所在。
乙醇梭菌蛋白是优异的饲料蛋白质原料
乙醇梭菌蛋白颠覆了传统天然蛋白质生产的模式,物质和能量转化效率大幅度提升,既突破自然光合固碳、固氮系统利用太阳能、反应速度缓慢的局限,也突破了天然蛋白质植物合成的时空限制,开辟了一条低成本非传统动植物资源生产优质饲料蛋白质的新途径和工业化生产优质蛋白质的新纪元。为解决进口大豆蛋白饲料的卡脖子问题提供了国之利器,也有望成为实现温室气体零排放和工业流程绿色再造的国之重器。
中国农业科学院饲料研究所首席科学家薛敏研究员介绍,乙醇梭菌蛋白相比传统的植物种植生产蛋白质原料效率高70万倍,具有很高的营养价值,蛋白质含量高达80%以上,氨基酸结构平衡,易于消化;同时具有优异的饲料蛋白质原料加工特性,富含核苷酸等功能性物质,利于改善饲料品质,研究结果表明其是一类可广泛应用的优质饲料蛋白源。
中国农业科学院饲料研究所对乙醇梭菌蛋白的功能特性、营养价值、加工适宜性等进行了较为系统的研究,发现该产品中粗蛋白质含量可达80%以上,18种氨基酸占蛋白质比例达到94%,为单纯蛋白质类型;10种必需氨基酸含量及其结构比例接近鱼粉,远优于豆粕;蛋白质消化率>95%;菌体细胞破壁后以分子量1 kDa以下的小分子肽为主,占60.74%以上;乙醇梭菌蛋白酶解后易释放小分子多肽,且酶解6h后,小肽比例优于目前绝大部分蛋白质饲料原料。
安全性如何呢?
那么作为动物饲料,乙醇梭菌蛋白的有效性和安全性如何呢?中国农业科学院饲料研究所与首钢朗泽合作研究发现,10%乙醇梭菌蛋白替代20%豆粕后大幅度提高了草鱼生长性能和肠道健康,饲料的营养有效性极佳,表明乙醇梭菌蛋白在动物饲料中与鱼粉的营养效价相当,优于豆粕。
安全性研究表明,当乙醇梭菌蛋白在饲料中的添加比例至3-4.5%时,能显著改善动物肠道和肝脏健康的功能。当添加比例增加到18-20%时,对养殖动物生长性能、饲料利用率、血液生化指标和肝肠组织形态等均未见有不良影响及损伤,是一种安全性较高的优质蛋白质饲料原料。
专家表示,我国作为世界饲料生产和消费大国,以自主创新研发新型非粮蛋白质,降低和逐步替代对大豆蛋白的依赖,战略意义重大。此举突破了天然蛋白质植物合成的时空限制,在我国大豆进口最高年份已超过1亿吨的大背景下,对弥补我国农业短板及对促进国家“双碳”目标达成具有深远意义。
来源:农民日报、人民日报、iplants
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