中国首次实现CO生物合成蛋白质的规模化生产，已形万吨级工业产能

据报道，中国在 CO 生物合成蛋白质领域取得重要进展，并完成了万吨级蛋白产能的产线建设。

近日，中国农业科学院饲料研究所（以下简称农科院饲料所）与北京首钢朗泽新能源科技有限公司（以下简称首钢朗泽）共同宣布，经过多年研究，终于走通乙醇梭菌蛋白大规模生产之路，推动了乙醇梭菌蛋白由不知名菌体到饲料蛋白质原料的广泛应用。

首钢朗泽旗下的北京首朗生物科技有限公司也于近期获得中国首张饲料原料新产品证书。

（来源：中国农业农村部）

该项目首席科学家、农科院饲料所研究员薛敏说道，“在人工条件下，利用天然存在的 CO 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前沿科学技术。”

首钢朗泽高级副总裁晁伟说，“经优化的厌氧发酵工艺，可实现 22 秒（CO 合成气输入，到生物转化产出乙醇和菌体蛋白醪液时间）快速转化，高效产出乙醇和乙醇梭菌蛋白，实现无机物向有机物的一步转化，我们已拥有 100 余项自主知识产权。”

据悉，国外目前相关技术大都停留在实验室或中试阶段，离工业化应用还有较长时间。晁伟还透露，对于生物合成乙醇梭菌蛋白，首钢朗泽目前已实现中试的三年稳定生产，在今年建立的万吨级蛋白产能的产线基础上，明年仍会扩产，并向 3 万吨产能迈进。

而对于蛋白质的天然合成，其需要经过光合作用、复杂的生物转换与酶促反应，通常效率较低，且生成的蛋白质含量也比较低。

薛敏说：“这是迄今为止世界上最高效的生物固碳/固氮生产模式。如果将生物固氮比喻成 ‘空气面包术’，那么或许可以将不依赖植物的人工合成蛋白比作‘铁罐里生产酒和肉’”。

据了解，乙醇梭菌蛋白一开始并没有受到特别关注，直到首钢朗泽在将乙醇分离蒸馏过程中产生的一种粘稠物质，送到农科院饲料所鉴定后，得知这种粘稠物居然主要是蛋白质，才引起重视。

饲料所对乙醇梭菌蛋白做了仔细分析，并以多种养殖鱼类进行实验，研究得出其蛋白质含量接近鱼粉，远高于豆粕，可作为优质的饲料蛋白质原料。

据首钢官网，乙醇梭菌蛋白以乙醇梭菌为发酵菌种，碳源 CO 来自工业尾气，氮源则为氨水。其进行的是液态发酵，发酵液经离心、干燥等工艺，相较于酵母、微藻等单细胞蛋白产品，乙醇梭菌蛋白的生产成本极低。

在对工业尾气利用的具体数据上，首钢官网介绍说，“据测算，中国每年至少会产生 1.2 万亿立方米富含 CO 的工业尾气。那么，如果将其中的 20% 用于生物发酵，可年产乙醇梭菌蛋白 200 万吨，年产乙醇 2000 万吨。”值得一提的是，乙醇梭菌对 CO 的吸收并不受工业尾气中硫化物等的影响。

乙醇梭菌蛋白对 CO 的利用，对减少污染，助力早日实现碳达峰、碳中和有着积极意义。而在 “十三五” 科技创新成就展上，首钢朗泽生物固碳技术也受邀参加了展览，代表的就是 “碳中和” 技术。

乙醇梭菌蛋白的大规模生产也有助于改善中国长期以来鱼粉和大豆严重依赖进口的局面。国家粮食和物资储备局科学研究院首席研究员李爱科说，“该成果最大的亮点在于 ‘以微生物蛋白生产来破解蛋白质短缺难题’。如果能实现人工合成蛋白更大规模的产业化，将对我国饲料蛋白供应、粮食安全等产生重大意义。”

图 | 大豆（来源：Pixabay）

据了解，中国年进口大豆近1亿吨，主要来自美国，可以说，美国有着大豆价格的绝对控制权。而乙醇梭菌蛋白的大量制备则有助于减少中国大豆蛋白的进口量。

“虽然首钢朗泽已就乙醇梭菌蛋白对豆粕的替代、乙醇梭菌蛋白对水产动物的营养分析等问题开展了研究，并先后于国内期刊《动物营养学报》及国际期刊《水产养殖研究》《动物饲料科学与技术》等发表了论文，但还有大量科学工作可以开展。未来在兼顾科学问题研究的过程中，也会关注工程问题的突破，进一步推动科技成果更好地实现向经济主战场的转化。” 薛敏说道。

最后，有人或许会将这次人工合成蛋白质与前段时间的二氧化碳人工合成淀粉相比较。实际上，二氧化碳合成淀粉在技术上要难得多。

本次的人工合成蛋白质技术仍要借助细菌，本质是一种发酵技术，是典型的生物合成。而二氧化碳人工合成淀粉是直接脱离细菌等，用有机的办法催化，在实验室一步步从二氧化碳到制取淀粉，可以说是“凭空制造”，有重大的理论创新。