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在科学发现中“捅破窗户纸”的创新，有时发挥出巨大的潜能，“‘乙醇梭状芽孢杆菌’成为饲料原料的新产品”就是明证。
10月30日，中国农科院饲料研究所(以下简称饲料所)与北京首钢朗泽新能源科技有限公司(以下简称首钢朗泽)联合举行新闻发布会，宣布他们的合作研发团队近期取得的突破性进展。 他们在国际上首次实现了从一氧化碳( CO )到蛋白质的进一步工业化生物合成，已经形成了万吨级的工业生产能力。 基于合作成果，首钢朗泽通过乙醇梭菌蛋白一举获得中国第一份饲料原料新产品证书。
冲破“窗户纸”，“废弃物”是多么的宝贵
“创新成果‘窗户纸’的突破，来源于饲料厂与首钢朗泽的偶然结合。 ”饲料加工创新团队首席科学家薛敏向《中国科学报》简述了背后的故事。
几年前，首都钢朗泽专注于气体生物发酵乙醇合成技术的开发。 研究人员在中试生产线上发现乙醇分离蒸馏过程中还有一个“棘手的粘稠物”，试图将其分离并明确其成分。 接到指示，首钢朗泽后来把样品送到了饲料所。
我不知道。 饲料显示，这些被抛弃的粘稠物竟然主要是蛋白质(乙醇梭菌蛋白质)。
乙醇菌是一种厌氧菌，1994年由比利时科学家从家兔肠道中分离出来，能从一氧化碳中产生乙醇。 薛敏告诉记者，这种菌很特殊，关心能源的人几乎只关注能产生乙醇，菌体本身就被当成废物扔掉。 专注于蛋白研究的人面对单细胞蛋白，主要关注酵母、乳酸菌、微藻等传统食用菌物种。 因此，乙醇菌蛋白在蛋白质领域长期“沉默”。
针对这种具有超常粘度的蛋白质，饲料所的研究小组开始考虑它是否在低淀粉膨化饲料中发挥作用。 于是他们进一步增多：对乙醇菌蛋白质的功能特性、营养价值、加工适宜性等进行了系统研究，其粗蛋白质含量达到80%以上，18种氨基酸占蛋白质的比例达到94%，单纯蛋白质
一句话，该产品具有优良的饲料蛋白质原料特性。 饲料研究小组寻找了许多养殖鱼类进行实验，发现该产品最适合作为鱼类饲料。
得知此事的饲料所决心与首钢朗泽合作突破难关，找回被抛弃的“宝藏”。
经过6年的研发和论证，从年产300吨到5000吨，再到万吨级，首钢朗泽走上了从饲料原料新产品到大规模生产的产业化道路，饲料厂也“不知不觉”推进了乙醇纺锤蛋白从未知菌体到饲料产业的广泛应用。
以工业废气为原料，22秒“一步生合成”
该成果的一大亮点是项目中合成乙醇梭菌蛋白质的原料之一是工业废气，工业废气中大量的CO是生产乙醇梭菌菌体蛋白和乙醇的优良原料。 而工业废气不仅成本极低，而且来源广泛，包括钢铁厂、铁合金厂、电石厂等，资源量非常丰富。
据介绍，首钢朗泽旗下的北京首朗生物科技有限公司(以下简称首朗生物)利用富CO工业废气，开发出全新的饲料蛋白产品乙醇梭菌蛋白(注册商标“富渔乐”)。 该蛋白产品已于8月27日获得农业农村部颁发的新产品证书，这也是中国第一个饲料原料新产品证书。
当然，生物合成蛋白质不仅需要碳源，还需要氮源。 首钢朗泽高级副总裁晁伟表示，首朗生物以钢厂废气中的CO为碳源，氨水为氮源，经过优化的厌氧发酵流程，实现22秒快速转化，高效产出乙醇和乙醇梭形蛋白，实现无机物到有机物的一
“这是迄今为止国际上发现的最高效的生物固定碳/固氮生产模式。 ”薛敏表示，22秒是指投加CO合成气，生物转化生产乙醇和菌体蛋白醪液的时间。 然后，蛋白醪液被加工成干粉。
此外，由于乙醇梭菌均可通过空气暴露灭活，菌体经离心浓缩和喷雾干燥后为乙醇梭菌蛋白产品，生产成本远低于酵母、微藻等单细胞蛋白产品。 这意味着利用该成果通过微生物进行高效的蛋白质合成具有很好的性价比。
一石三鸟，蛋白质“无中生有”意义重大
发布会上，动物营养学家、中国工程院院士印遇龙通过视频连线，肯定了这一成果的突破性成果。 “这一成果对实现工业化意义重大，希望团队进一步扩大生产。 ”
饲料所所长戴小枫告诉《中国科学报》，进一步实现生物合成饲料蛋白工业化生产将有助于我国摆脱“大豆依赖进口综合征”和实现“碳中和”。
据测算，我国每年至少产生约1.2万亿立方米的富CO工业废气，如果利用生物发酵技术高效清洁利用这些工业废气，年产乙醇梭菌蛋白1000万吨可替代鱼粉和大豆蛋白。
戴小枫表示，工业生产1,000万吨乙醇梭菌蛋白质(蛋白质含量83% )，相当于2800万吨进口大豆当量，即中国大豆年进口量的1/3。 同时，工业化生物合成蛋白开辟了“低成本从非传统动植物资源中生产优质饲料蛋白”的新途径。 每生产1000万吨这种蛋白质，相当于减少二氧化碳排放量2.5亿吨。
国家粮食物资储备局科研院所首席研究员李爱科认为，这一成果的最大亮点在于“解决微生物蛋白生产中蛋白短缺的难题”。
他介绍说，我国从20世纪80年代开始以“微生物蛋白的生产”为研究课题，国际上也长期研究过碳化合物合成蛋白的问题，但没能实现产业化，但联合研发团队把这个构想变成了现实。 他说，如果生物合成蛋白能实现更大规模的产业化，我国的饲料蛋白供应、粮食安全等意义重大。
中国农科院生物技术研究所研究员林敏将该成果与生物固氮进行了比较。 他建议，国际上喜欢把生物固氮比作“空气面包术”，可以把与植物无关的生物合成蛋白比作“用铁罐酿酒”。
已经形成万吨级工业生产能力，还存在科学问题
对于乙醇梭菌蛋白被批准为饲料蛋白新产品，农业和农村畜牧兽医局饲料饲草处处长黄庆生表示，该产品通过了全国饲料审查委员会关于安全性、有效性、环境影响评价的审定，“值得颁发我国第一个饲料原料新产品证书
晁伟在发布会上透露，目前，基于这一技术成果，经过多年布局，首朗生物已经实现生物合成乙醇梭菌蛋白中试三年稳产，今年完成万吨级蛋白质产能生产线建设。 并且，2022年进一步扩大生产，“向3万吨的生产能力前进”。
晁伟告诉《中国科学报》，快马加鞭，大幅度扩大产能，一方面是“理想主义”，希望饲料蛋白新产品的大量普及能切实降低我国大豆对外依存度，帮助“碳中和”。 而“现实需求”在一些企业对新产品进行评估试用，发现其优点后，“胃口”大幅增加，目前乙醇梭菌蛋白质“无法满足需求”。
10月21~27日，首钢朗泽生物固碳技术作为“碳中和”领域的代表技术之一，在国家“十三五”科技创新成果展“美丽中国展区”受邀参加展览。
不过戴小枫表示，目前，联合研发团队虽然取得了重要研究成果，但还只是“捡回沙滩上美丽的贝坛的幸运儿”，未来还需要对一氧化碳生物合成蛋白的理论机制、分子作用等科学问题进行深入研究。
薛敏也告诉了《中国科学报》。 此前与首钢朗泽共同在科技部国家重点研发计划“蓝色粮仓”项目研究框架内，就“乙醇梭菌蛋白替代豆粕”“乙醇梭菌蛋白营养分析”等问题展开了研究， 相继出现在国内期刊《动物营养学报》及国际期刊《水产养殖研究》等的她表示，未来在兼顾科学问题研究的过程中，也将关注工程问题的突破，更好地把科技成果转化为经济主战场。 (记者赵广立)。
资料来源： 《动物饲料科学与技术》
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