利用一氧化碳就能合成蛋白质？

    乍一听，不会是“水变油”的大忽悠吧？但这一次却是实打实的硬科技。

    日前，中国农业科学院饲料研究所宣布在一碳生物合成领域取得重大突破性进展：全球首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成，并已形成万吨级工业产能。此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。

    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。“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。”

    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。

    北京首钢朗泽负责技术研发的副总裁晁伟博士表示，乙醇梭菌是自然界存在的菌种，很多国家都在研究，但大多数研究集中在用一氧化碳生物发酵合成乙酸、乙醇、异丙醇等化学品，对菌体合成蛋白质及其功能性研究很少。“此次是国际上首次在工业条件下用含一氧化碳工业尾气合成菌体蛋白并实现规模化生产，而且这个蛋白具有很好的功能特性，目前主要用做饲料蛋白原料，可替代豆粕、鱼粉，对保障粮食安全意义重大。”

    乙醇梭菌蛋白效价系统评定结果显示，乙醇梭菌蛋白为功能性蛋白质，并具有良好的组织化特性，也就是说“作为饲料，既有营养价值又有很好的口感”。结论是10%乙醇梭菌蛋白可替代20%豆粕。

    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。薛敏表示，粮食安全很大程度在于饲料粮安全。该项目的最大意义，就在于不与人争粮、不与粮争地，解决饲用蛋白短缺问题。

    此外，乙醇梭菌蛋白是以乙醇梭菌为发酵菌种，以工业尾气中的一氧化碳为主要原料，采用液体发酵，生产乙醇后的剩余物，经分离、喷雾干燥等工艺制得。也就是说，乙醇梭菌在利用一氧化碳合成蛋白的同时，还会产出大量乙醇，每生产1吨蛋白会产生9-10吨乙醇，因此原料气中90%的碳转化为乙醇，10%左右的碳转化为蛋白。综合计算，50万吨一碳菌蛋白（联产500万吨乙醇）产量相当于138万吨大豆，1500万吨玉米，减排1250万吨二氧化碳。