無中生“肉”，工業(yè)尾氣也能變出“四菜一湯”？！丨大國科技范

中國“天眼”、神舟飛天、墨子“傳信”、高鐵奔馳、北斗組網(wǎng)、超算“發(fā)威”、大飛機(jī)首飛、國產(chǎn)航母和五代機(jī)……2012-2022，黨的十八大以來的十年間，中國人民取得了無數(shù)振奮人心的科技成果。中國“趕上世界”的強(qiáng)國夢實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越。

在新中國迎來第73個生日之際，數(shù)字北京科學(xué)中心為廣大觀眾朋友們整理了黨的十八大以來那些舉世矚目的科技進(jìn)展，隆重推出“大國科技范——十年巨變 科技騰飛”系列專題圖文，和大家一起回顧過去十年里，偉大祖國在黨的領(lǐng)導(dǎo)下所取得的科技成果。

審核專家：紀(jì)十

生命領(lǐng)域觀察者

前些日子，人造肉的推送和介紹鋪天蓋地，一時間被各大媒體熱議。然而幾乎就在同一時間，中國也“悄摸摸”的宣布了一種重大突破——用工業(yè)尾氣來制造蛋白質(zhì)，并完成了萬噸級的產(chǎn)能！

剛聽到這個消息，小編眼前不禁浮現(xiàn)出了眾多末世的畫面，大氣污染嚴(yán)重、萬物凋零……人們?yōu)榱耸澄镔Y源進(jìn)行瘋狂爭搶。假如未來真的能去全方面實(shí)現(xiàn)這個技術(shù)，是不是就意味著工業(yè)尾氣也可以廢物利用了？

來源丨電影《末日逃生》

往好的地方想，在科幻電影所構(gòu)建的星際旅行中，也有類似的黑科技畫面，只要和電腦確認(rèn)食物名稱，就能直接獲得各種食物飲料。那么，未來的宇宙航行，是不是也不用擔(dān)心食物儲備了呢？

來源丨美劇《奧維爾號》畢竟，在工業(yè)時代，就尾氣不缺……

但是，等一等……人造肉的爭議目前為止都如此之大，更何況聽起來就有毒的工業(yè)尾氣，這玩意生產(chǎn)出來的東西，真的沒問題嗎？

這件事，還要從它生產(chǎn)的蛋白質(zhì)是什么開始說起。

蛋白質(zhì)哪來的？

生產(chǎn)出來的蛋白質(zhì)并不是什么新鮮玩意，其實(shí)它本來就是一種生物代謝物，但這種蛋白質(zhì)和之前的二氧化碳合成淀粉，或者人造肉不同，并不是經(jīng)過人工合成的工業(yè)制品，而是利用了微生物的發(fā)酵技術(shù)直接產(chǎn)生的代謝物質(zhì)，就像是酸奶一樣。

它所采用的微生物名為乙醇梭菌，是一種工業(yè)上生產(chǎn)乙醇的常見菌種，能和含碳工業(yè)尾氣反應(yīng)產(chǎn)生乙醇醪液，并最終通過蒸餾的方式獲得乙醇。乙醇梭菌 來源丨中國農(nóng)科院飼料所供圖但是！所有人都應(yīng)該牢記一句話：沒有任何東西是垃圾，只不過是用錯地方的資源！

在以往的工業(yè)生產(chǎn)中，大家經(jīng)常發(fā)現(xiàn)蒸餾塔內(nèi)有一種非常黏稠的漿糊堵塞塔板，導(dǎo)致蒸餾的管道系統(tǒng)運(yùn)行受阻，產(chǎn)率受到嚴(yán)重影響，技術(shù)人員一直想解決這個棘手的東西，找辦法把它除掉。北京一家生產(chǎn)乙醇的公司提出了一個建設(shè)性的意見，把它分離出來看看，檢測一下這東西有沒有利用價值。

到此，世界的“新大陸”露出了全新的一角。

來源丨中國生物技術(shù)網(wǎng)

科研人員做了大量實(shí)驗(yàn)分離出來后，這份蛋白質(zhì)被送到國家飼料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（北京）檢測，結(jié)果表明該漿糊主要成分名為乙酸梭菌蛋白，它的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單，粗蛋白質(zhì)含量高達(dá)83%以上，18種氨基酸占蛋白質(zhì)比例達(dá)94%，10種必需氨基酸含量及其結(jié)構(gòu)比例接近魚粉、遠(yuǎn)優(yōu)于豆粕，重金屬含量也不超標(biāo)。

此外，研究人員又在做了多種常見魚類實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，在飼料中的添加3%-4.5%的乙酸梭菌蛋白時，能顯著改善魚類的胃腸和肝功能；當(dāng)比例增加到18%左右時，對魚類的生長、血液生化指標(biāo)和肝腸組織形態(tài)等，也沒見到不良影響。此外，它的流動性、黏度、水溶性等指標(biāo)也不錯，具有良好的飼料加工條件。

也就是說，這種蛋白質(zhì)是一種安全性相對較高的蛋白質(zhì)飼料原料

乙醇梭菌的“咸魚翻身”

接下來，我們在介紹產(chǎn)生出來的蛋白質(zhì)時，要回顧一下它的“娘家”——乙醇梭菌。既然是自然的生物代謝產(chǎn)物，為什么直到現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)它的用處？

只能說是慣性思維惹的禍。

乙醇梭菌最初是由比利時科學(xué)家從兔子腸道中分離出來，并以其為發(fā)酵菌種，利用它以一氧化碳或者二氧化碳為碳源產(chǎn)生乙醇，這項(xiàng)研究各國已經(jīng)進(jìn)行多年。

家兔 來源丨維基百科

而大多數(shù)能源研究也只是集中在用一氧化碳生物發(fā)酵合成乙酸、乙醇等化學(xué)制品，對微生物菌種合成出的蛋白質(zhì)及其功能性研究非常少。就算是專門研究微生物蛋白質(zhì)的科學(xué)家，也把研究的關(guān)注點(diǎn)主要集中在了酵母、乳酸菌、微藻等傳統(tǒng)被認(rèn)為可食用的菌種上，導(dǎo)致了乙醇梭菌一類的微生物蛋白在蛋白質(zhì)領(lǐng)域長期淪為“路人甲”或“垃圾”。

至于這項(xiàng)研究的意義，以及研究出來的魚飼料有什么用？我們還要用我國動物的“口糧”——飼料說起。

無論有沒有飼喂過家禽家畜，想必都對動物飼料的成分有一定的了解，這里面有兩類東西必不可少：玉米和豆粕，它們代表著能量飼料和蛋白質(zhì)飼料。

為支撐我國規(guī)模龐大的養(yǎng)殖業(yè)，2021年我國飼料產(chǎn)量達(dá)2.9億噸，居世界首位，飼料年消耗量約有4.5億噸，若不考慮能量飼料，經(jīng)過簡單估算需要純蛋白質(zhì)飼料8000萬噸。

近年來，我國優(yōu)質(zhì)飼用蛋白原料極度缺乏，不得不大量進(jìn)口，對外依賴長期保持在70%以上。我國每年進(jìn)口魚粉150萬噸左右，進(jìn)口大豆1億噸左右，飼用豆粕的年消費(fèi)量約7000萬噸。

來源丨維基百科

由于動物性蛋白價格高昂，植物性蛋白受土地種植面積少、氣候條件多變、生產(chǎn)周期較長、物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化效率低等因素影響，生產(chǎn)能力難以大幅提高，一段時間內(nèi)，我國無法擺脫飼用蛋白原料對外進(jìn)口的局面。

假設(shè)以工業(yè)化生產(chǎn)1000萬噸乙醇梭菌蛋白（蛋白含量83%）計，相當(dāng)于2800萬噸進(jìn)口大豆當(dāng)量，等同于我國大豆年進(jìn)口量的1/3，這將有助于我國擺脫“大豆進(jìn)口依賴綜合征”。

另外，中國每年至少可產(chǎn)生約1.2萬億立方米富含CO的工業(yè)尾氣，如將這些工業(yè)尾氣采用生物發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行高效清潔利用，可年產(chǎn)乙醇梭菌蛋白1000萬噸，也相當(dāng)于減少二氧化碳排放2.5億噸。

大豆 來源丨維基百科

但同時也要注意，乙醇梭菌蛋白等新型飼料蛋白源仍需要加大研究，以進(jìn)一步提高其品質(zhì)和利用效率?，F(xiàn)在亟須通過改良菌種和改進(jìn)生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步降低成本，增加蛋白質(zhì)的產(chǎn)量。

雖然目前乙醇梭菌蛋白的總體量還完全談不到替代大豆的層次，但如果未來能解決蛋白質(zhì)的飼料進(jìn)口依賴也很了不起了。至少有利用一氧化碳這種工業(yè)尾氣來生產(chǎn)菌體蛋白的技術(shù)，后面就有無窮的可能性。

在“雙碳”目標(biāo)的號召下，這種既減碳又環(huán)保的技術(shù)必將助力“碳中和”盡早實(shí)現(xiàn)。

另外，在這里也應(yīng)注意，汽車尾氣里面并不僅僅只有含碳?xì)怏w，還有諸如氮氧化物、硫氧化物、鉛化合物等有害氣體，它們?nèi)绾吻宄约笆欠駮绊懸掖妓缶鷮⒑細(xì)怏w轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，這都是我們需要在現(xiàn)實(shí)情況下必須考慮的問題。