合成蛋白可替代大豆蛋白！从二氧化碳人工合成淀粉到一氧化碳变成蛋白质，我国率先突破生物合成的突破性进展！

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2021年里，继9月突破二氧化碳人工合成淀粉技术之后，10月我国又首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成。什么是二氧化碳？一氧化碳？举个容易理解的简单例子：大家在生活中接触到的一氧化碳，一般在液化气、汽车尾气、抽烟的烟雾、木炭、酒精的不完全燃烧挥发物里，这些东西也就是这些"碳"气体，利用现代科技现在将它们能够合成蛋白质，确属创新。

二氧化碳合成淀粉

2021年9月，国际权威学术期刊《科学》发表了中国科学院天津工业生物技术研究所的重大突破性进展，在实验室里，他们在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的人工全合成，其淀粉人工合成效率是玉米作物的8.5倍。

(二氧化碳人工合成淀粉)

中科院天津工业生物所的“二氧化碳人工合成淀粉”。未来技术若可实现工业化应用，将可节省超过90%的耕地与淡水资源。国内外专家高度评价该成果是“典型的0到1原创性突破”，不仅对未来的农业生产、特别是粮食生产具有革命性影响，而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义。

一氧化碳合成蛋白质

2021年10月30日，中国农业科学院饲料所与北京首钢朗泽新能源科技有限公司强强联合，共同发布：经过多年研究攻关，我国在一碳生物合成方面取得重大突破性进展，国际上首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成，并已经形成万吨级的工业生产能力。这一举突破了天然蛋白质植物合成的时空限制，为弥补我国农业最大短板——饲用蛋白对外依存度过高提供了国之利器，同时对促进国家“双碳”目标实现深具意义。严格来说，这次从一氧化碳到蛋白质的合成，其实它不是纯化学酶合成，而是生物细菌发酵，仍属于生物来源。最为关键的是，这项技术不再只停留在实验室内，已经形成了万吨级工业产能。

(汽车尾气)

乙醇梭菌蛋白

据北京首钢朗泽新能源科技有限公司副总裁晁伟博士介绍：通过六年多的研究攻关，"首钢朗泽"突破了乙醇梭菌蛋白制备核心关键技术，实现了一碳气体一步生物合成蛋白质收率最高85%的重大成果并成功实现工业化应用，与中国农业科学院饲料研究所合作开展乙醇梭菌蛋白效价评定，共同在国家重点研发计划——蓝色粮仓项目框架内推广该产品在饲料行业中的应用。

据资料查询可知：乙醇梭菌蛋白中的干物质消化率范围在80.16％-100％，乙醇梭菌蛋白中的粗蛋白质消化率范围在85.15％-102.29％。乙醇梭菌蛋白的营养组成按重量份数计包括：粗蛋白≥80份、粗灰分≤7份、水分≤12份和铵盐≤1份。

在2021年8月，根据《饲料和饲料添加剂管理条例》《新饲料和新饲料添加剂管理办法》， 农业农村部公告第465号就已批准了北京首朗生物科技有限公司申请的乙醇梭菌蛋白为新饲料。

丁酸梭菌，本是从健康人和动物肠道中分离的一种革兰氏阳性芽孢杆菌，因其能够产生芽孢的益生功能被广泛的研究。丁酸梭菌作为新一代芽孢益生菌制剂，较非芽孢益生菌制剂具有耐热、耐酸和耐多种抗生素等生物学的特性，能在动物肠道很好定植，对宿主产生各种健康作用。比如：调节肠道微生态平衡、稳定胃肠道功能、产生益生物质、抑制有害菌生长、提高机体免疫及促进动物生长等，具有很好的应用发展前景。

工业合成蛋白工艺

据项目首席科学家、中国农科院饲料所研究员薛敏博士介绍：蛋白质的天然合成通常要在植物或植物体内具有固氮功能的特定微生物体内，由自然光合作用形成碳水化合物的糖类，再经过三羧酸循环途径多个复杂的生物转换与酶促反应，形成蛋白质合成需要的氨基酸，进而合成为蛋白质。其中涉及复杂的遗传表达、生化合成、生理调控等生命过程，反应缓慢、物质和能量的转化效率较低，最终积累的蛋白质含量低。

(乙醇梭菌蛋白生产工艺流程)

中国农科院饲料所与北京首朗生物技术有限公司经多年联合攻关，突破了乙醇梭菌蛋白核心关键技术，大幅度提高反应速度（22秒合成），创造了工业化条件下一步生物合成蛋白质收率最高85%的世界纪录。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。

以工业化生产1000万吨乙醇梭菌蛋白（蛋白含量83%）计算，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）。

中国大豆之"痛"

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”最大规模的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。而突破乙醇梭菌蛋白生产的核心关键技术后，突破了天然蛋白质植物合成的时空限制，开辟了工业化生产优质蛋白质的新纪元。

从一氧化碳到蛋白质合成出来的产品，和二氧化碳人工合成淀粉一样，不是让人吃而是用来饲养动物，避免动物“与人争粮”。希望解决我国饲用蛋白源对外依存度过高的问题，摆脱对进口国外(比如美国)大豆蛋白的依赖。

农作物的种植通常需要较长周期，还需要使用大量土地、淡水等资源，以及肥料、农药等农业生产资料。因此，农业生产本身既是碳“源”，又是碳“汇”。如果能把节约的大量土地通过土地利用的变化、土地整治等增加碳汇，那么就可使农业生产由碳“源”变成碳“汇”。不依赖植物光合作用，设计人工生物系统固定二氧化碳合成淀粉，一氧化碳合成蛋白质，将是影响世界的重大颠覆性技术，也是当今世界科技创新的战略方向。

(西南渔业网 综合)

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