煤炭制蛋白质首次在经济上可行 中国科研人员尝试投入应用

　  据香港《南华早报》网站报道，在全球对动物饲料的需求持续飙升之际，中国研究人员开发出利用从煤中提取的甲醇制造蛋白质的开创性方法，这种方法既便宜又高效。

　　报道称，这是用煤炭生产蛋白质首次在经济上变得可行。

　　随着全球人口增长，对食品的需求也在增加，这导致用于动物饲料的蛋白质需求激增——特别是中国正面临蛋白质资源短缺。

　　中国虽然多年来在生猪和水产养殖方面一直处于世界领先地位，但在动物饲料上却严重依赖进口大豆，年进口量约为1亿吨，对外依存度超过80%。

　　因此，研发快速且有效的高质量蛋白质生产方法非常重要，而最有希望的解决方案是生物技术合成。

　　另一种方法是利用产生能量的化学物质进行工业发酵。一个典型的例子是使用甲醇作为原材料，它能以低廉的成本从煤中提取。

　　这正是中国科学院天津工业生物技术研究所吴信研究员带领的科学家团队正在研究的内容。

　　报道称，吴信在《科学通报》上发表的论文中写道：“煤的全球储量约为1.07万亿吨，煤可以通过煤气化转化为甲醇。甲醇与水混合良好，与气体基质相比，发酵过程效率高，不需要专门的发酵设备。”

　　他的团队已经开发出一种比传统蛋白质生物合成成本更低的蛋白质生产技术。这项研究结果2023年11月17日发表在同行评议期刊《生物燃料与生物产品技术》上。

　　在这种蛋白质生产过程中使用的酵母菌株毕赤酵母是使用甲醇培养的。但由于甲醇本身具有生物毒性且代谢路径复杂，约20%的甲醇会被浪费，转化成了二氧化碳和水，而不是用于蛋白质合成，这降低了该过程的效率和成本效益。

　　吴信在论文中写道：“使用甲醇合成细胞蛋白的研究始于20世纪80年代，主要集中在菌株选择和生产工艺优化上。然而，由于成本较高，甲醇合成的蛋白质产品无法与大豆蛋白质竞争，没有进行大规模生产。”

　　报道说，为解决上述问题，他的团队从全国多个省份的葡萄园、森林、沼泽地等采集了2万多份样本，从中筛选获得了可以高效利用多种糖源和低元醇等碳源的菌株。

　　通过敲除一种野生型毕赤酵母菌株中的特定基因，该团队设计出一种甲醇耐受性和代谢效率显著提高的酵母菌。这极大提高了从甲醇到蛋白质的定向转化率。

　　报道称，援引中国科学院网站上的一份报告写道：“该研究实现了毕赤酵母菌体干重和粗蛋白含量分别达到120g/L和67.2%，甲醇-蛋白转化效率达到理论值的92%。”

　　高转化效率使这种蛋白质生产方法在经济上非常具有吸引力。

　　吴信在论文中写道：“它不需要耕地，不受季节和气候的影响，而且比传统种植方式效率提高1000倍以上。此外，这些微生物中的蛋白质含量高达40%至85%，远高于天然植物中的蛋白质含量。”

　　这些微生物的氨基酸组分齐全，还含有维生素、无机盐、脂肪和碳水化合物，能够在多种应用场景中部分代替鱼粉、大豆、肉类和脱脂奶粉。

　　报道还说，目前，研究团队已将这项成果尝试投入应用，在企业实现了万吨级工业化示范。