文/ 水產(chǎn)前沿 唐東東 水產(chǎn)前沿網(wǎng)原創(chuàng)報道，10月30日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所（簡稱“農(nóng)科院飼料所”）與北京首鋼朗澤科技股份有限公司（簡稱“北京首鋼朗澤”）共同宣布，經(jīng)多年聯(lián)合攻關(guān)，在國際上首次實現(xiàn)了從一氧化碳到蛋白質(zhì)的一步工業(yè)化生物合成，突破了蛋白質(zhì)合成在資源、時間和空間上的限制，并已形成萬噸級工業(yè)產(chǎn)能。基于研究成果及其創(chuàng)新性，乙醇梭菌蛋白成為中國第一個獲得農(nóng)業(yè)農(nóng)村部批準(zhǔn)的飼料新原料，能合法添加應(yīng)用于魚料中，改變了被嫌棄的“堆肥”命運。 對于長期以來高度依賴進口蛋白原料的中國飼料產(chǎn)業(yè)，具有“無中生有”、不與人爭糧、不與糧爭地，還能降低碳排放等產(chǎn)供優(yōu)勢的乙醇梭菌蛋白，屬于非常理想的新型飼料蛋白源，擁有極大的想象空間，也意外帶火了“一碳菌蛋白”的概念。據(jù)悉，已有眾多能源巨頭和資本紛紛入場布局。過去曾被當(dāng)作廢棄物的一碳菌蛋白，緣何能躍升為風(fēng)口，又能否改觀飼料蛋白原料被“卡脖子”的現(xiàn)狀？日前，筆者采訪了國內(nèi)乙醇梭菌蛋白新原料的見證者和主要推動者，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所飼料加工創(chuàng)新團隊首席科學(xué)家薛敏研究員。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所飼料加工創(chuàng)新團隊首席科學(xué)家薛敏 研究員 據(jù)了解，12月19日-20日（18日下午報到），在廣東東莞舉辦的第六屆國際飼料加工技術(shù)研討會暨中國飼料生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新高峰論壇，將設(shè)專題詳細(xì)介紹單細(xì)胞蛋白的開發(fā)與應(yīng)用。更多關(guān)于一碳菌蛋白的研究成果，請蒞臨現(xiàn)場交流、學(xué)習(xí)。 一碳菌蛋白產(chǎn)能有望迅速擴大 水產(chǎn)前沿：前段時間，一碳菌蛋白的概念非�；�，您能否介紹下具體情況？ 薛敏：一碳菌蛋白能夠火起來，我們也有些意外。其實，我們在2018年時就跟業(yè)內(nèi)介紹過一碳菌蛋白，蠻感嘆那么多場學(xué)術(shù)報告都沒有媒體一條快訊來得勁爆，讓大家開始關(guān)注這類新蛋白原料。 與酵母、微藻這類傳統(tǒng)的單細(xì)胞蛋白不同，一碳菌蛋白是一種全新的單細(xì)胞蛋白，通過微生物將一氧化碳、二氧化碳和甲烷等一碳?xì)怏w固定，工業(yè)上主要的用途是處理工業(yè)廢氣并產(chǎn)生乙醇等作為生物燃料，而生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的大量剩余發(fā)酵液過去常當(dāng)作廢棄物處理，實際上經(jīng)過一定的工藝流程處理后就能獲取到單細(xì)胞蛋白。但是，從事能源研究的人往往只關(guān)注是否能生產(chǎn)能源物質(zhì)；專注于蛋白研究的人面對單細(xì)胞蛋白，則主要集中在酵母、微藻、乳酸菌等傳統(tǒng)的可食菌種上。所以，一碳菌蛋白在蛋白原料領(lǐng)域長期默默無聞。
目前，國內(nèi)從事一碳菌蛋白研究和生產(chǎn)的企業(yè)主要有三家：一是北京首鋼朗澤通過CO生物合成蛋白質(zhì)（蛋白含量80%以上），實現(xiàn)萬噸級產(chǎn)業(yè)化規(guī)模；二是愷迪蘇（重慶）有限公司利用甲烷氣體(天然氣）生產(chǎn)FeedKind®（斐康）單細(xì)胞蛋白（蛋白含量72%以上），大工業(yè)裝置已開始建設(shè)；三是巨鵬生物科技有限公司，獲得CO合成氣生物固碳產(chǎn)乙醇和蛋白的技術(shù)。 其中，北京首鋼朗澤通過6年多的研究攻關(guān)突破了乙醇梭菌蛋白制備的核心關(guān)鍵技術(shù)，僅需22秒即可通過微生物轉(zhuǎn)化出乙醇和菌體蛋白醪液，屬于全球范圍內(nèi)首次實現(xiàn)了工業(yè)化從一氧化碳到蛋白質(zhì)的一步合成，這是迄今國際上發(fā)現(xiàn)的最高效生物固碳/固氮生產(chǎn)模式。2021年8月27日，乙醇梭菌蛋白獲得農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒發(fā)的新產(chǎn)品證書，這是我國首張飼料原料新產(chǎn)品證書�？梢哉f，北京首鋼朗澤推動了乙醇梭菌蛋白從未知菌體到飼料新原料的晉升之路。
水產(chǎn)前沿：北京首鋼朗澤為什么能關(guān)注到一碳菌蛋白，您清楚嗎？ 薛敏：就跟牛頓被蘋果砸了一樣，乙醇梭菌蛋白的發(fā)現(xiàn)源于北京首鋼朗澤與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所的偶遇。六年前，北京首鋼朗澤還是專注于氣體生物發(fā)酵合成乙醇工藝研發(fā)。研究人員在中試產(chǎn)線上發(fā)現(xiàn)，在乙醇分離蒸餾過程中還有一種‘麻煩的黏稠物質(zhì)’，便想弄清楚其成分。經(jīng)人指點后，北京首鋼朗澤把樣品送到了農(nóng)科院飼料所。我們對樣品進行檢測后發(fā)現(xiàn)，這種黏稠的物質(zhì)主要成分為蛋白質(zhì)，且粗蛋白含量高達80%以上，其中18種氨基酸占蛋白質(zhì)比例達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，具有優(yōu)異的飼料蛋白原料的特性。 于是，北京首鋼朗澤就與飼料所合作開展乙醇梭菌蛋白營養(yǎng)價值評定與蛋白構(gòu)效關(guān)系研究，再到2019年共同在國家重點研發(fā)計劃——藍(lán)色糧倉項目框架內(nèi)推廣該產(chǎn)品在飼料行業(yè)中的應(yīng)用。因此，我們也跟蹤了這個產(chǎn)品6年多的時間，證實它確實是個優(yōu)質(zhì)蛋白源。
水產(chǎn)前沿：萬噸級產(chǎn)能對于產(chǎn)業(yè)需求來講，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 薛敏：其實，乙醇梭菌蛋白的產(chǎn)業(yè)化在2018年就實現(xiàn)了，隨著今年北京首鋼朗澤在寧夏的工廠落地（寧夏、河北分別建有5000噸的產(chǎn)線），產(chǎn)能擴增到了萬噸級。之前的探索屬于0到1，過程比較曲折和艱辛，后面從1到n的過程就會非�？炝�。 特別是碳中和的國家戰(zhàn)略提出來后，鋼廠、鐵合金廠、電石廠等面臨廢氣減排的壓力，各方力量包括地方政府、資本對這個項目非常感興趣。按照目前在全國所簽的合作協(xié)議，應(yīng)該達到10萬噸級的產(chǎn)能規(guī)劃，投產(chǎn)速度就看各工程的建設(shè)進度了，同時還有資本對項目前景的看好程度。據(jù)測算，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20%的工業(yè)尾氣采用生物發(fā)酵技術(shù)進行高效清潔利用，可年產(chǎn)乙醇2000萬噸、乙醇梭菌蛋白200萬噸。中國每年進口上億噸的大豆，如果一碳菌蛋白能夠形成產(chǎn)能，將一定程度緩解對進口大豆和魚粉的依賴度。而且，像一碳菌蛋白這類“無中生有”、不與人爭糧、不與糧爭地的新型蛋白資源，未來的發(fā)展?jié)摿上敕浅＞薮蟆?/div> 水產(chǎn)前沿：飼料企業(yè)在應(yīng)用一碳菌蛋白時，要注意什么？ 薛敏：由于一碳菌蛋白如乙醇梭菌蛋白的產(chǎn)能受限，目前供應(yīng)量并不充足，因此飼料配方中的用量并不大，最多在3%的水平，可以替代5%的魚粉。而且，乙醇梭菌蛋白是經(jīng)發(fā)酵后獲得，本身會含有部分益生物質(zhì)，比如乙酸、核苷酸等。 不過，一碳菌蛋白具有非常獨特的加工工藝特性，有些雖然同為一碳菌蛋白，但實質(zhì)上工藝特性完全相反，所以飼料企業(yè)在應(yīng)用一碳菌蛋白時要注意來源，并針對性地調(diào)整工藝參數(shù)。第六屆國際飼料加工技術(shù)研討會上，我會跟大家分享《新型一碳?xì)怏w發(fā)酵單細(xì)胞蛋白質(zhì)加工特性及精準(zhǔn)加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫》的主題報告，介紹我們團隊在這個研究方向上的一些發(fā)現(xiàn)。 加工會亮點預(yù)告與展望 水產(chǎn)前沿：國際飼料加工技術(shù)研討會已經(jīng)成功舉辦五屆，能否回顧一下當(dāng)初策劃籌備加工會議的初衷？ 薛敏：記得2016年，也就是籌備第一屆加工會的時候，我曾經(jīng)和大家分享過這個話題。算起來接觸水產(chǎn)飼料的膨化加工已經(jīng)有20年了，我曾經(jīng)工作的飼料企業(yè)引進了第一臺美國Wenger公司時產(chǎn)10噸的X185型單螺桿膨化機，當(dāng)時我國還沒有任何一家成熟的飼料膨化機生產(chǎn)商。 次年，有幸隨美國大豆出口協(xié)會訪問團前往美國，參加了TaxasA & M大學(xué)食品科學(xué)系主辦的水產(chǎn)膨化飼料培訓(xùn)班。之前，我國每年都有來自企業(yè)和科研院所的骨干花重金前往美國參加這個培訓(xùn)班。由于美國的培訓(xùn)班主要受Wenger公司資助，并不對國內(nèi)飼料設(shè)備制造企業(yè)開放，甚至是嚴(yán)格禁止的，而國內(nèi)膨化飼料加工領(lǐng)域的資訊十分匱乏。 我在2004年，進入中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所開展水產(chǎn)動物營養(yǎng)與飼料研究工作之初，就利用第一筆設(shè)備費購買了一臺干法擠壓膨化機用于試驗研究。然而，飼料膨化加工從理論到實踐是一個艱難的過程，特別是應(yīng)用于蛋白源替代實驗的研究中，每一組飼料的蛋白源結(jié)構(gòu)差異很大，操作工僅依靠經(jīng)驗很難達到膨化加工質(zhì)量要求。所以，舉辦加工會的初衷就是建立一個我們自己的飼料加工技術(shù)交流平臺，不用漂洋過海、千辛萬苦去學(xué)習(xí)�！拔覀兊娘埻胍嗽谧约菏掷铩保@是我們每一個從業(yè)者的初心，也是我們的責(zé)任。 現(xiàn)在加工會即將進入第六屆，能夠堅持辦下去的動力來自于我們快速發(fā)展的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)對水產(chǎn)飼料工業(yè)的需求。有需求就有發(fā)展。我們經(jīng)過5年的探索和方法學(xué)的改進，已經(jīng)形成了一整套研究飼料原料加工特性與產(chǎn)品物理質(zhì)量相關(guān)性的理論和實踐體系，形成了原料加工特性數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了SAAS化。更重要的是，飼料加工創(chuàng)新團隊培養(yǎng)了數(shù)名結(jié)合營養(yǎng)與加工領(lǐng)域的研究生，建立了廣泛的國際與國內(nèi)合作，將有力承載起我國水產(chǎn)飼料擠壓膨化技術(shù)研究發(fā)展大業(yè)。
水產(chǎn)前沿：第六屆國際飼料加工技術(shù)研討會即將于今年12月在東莞舉辦，請您談一談本屆研討會與前幾屆有什么不同？設(shè)計了哪些新的內(nèi)容？ 薛敏：確實行業(yè)中有些同行每年都來參加加工會，特別是來自企業(yè)的代表占90%以上。最重要的原因應(yīng)該是每一年都有創(chuàng)新的思想，接地氣的應(yīng)用技術(shù)在會上交流。對于企業(yè)來說，非常實際的一點就是經(jīng)濟效益，在自媒體時代，幾乎每天都有行業(yè)會議舉辦。如果沒有創(chuàng)新，炒剩飯就沒意思。 今年，我們分別在“新原料”和“新工藝”兩個主題都有所創(chuàng)新，且不僅僅是談未來，是實實在在的可落地的新技術(shù)。其中應(yīng)用先進的合成生物技術(shù)，構(gòu)建高效一碳同化工程菌，轉(zhuǎn)化一氧化碳、二氧化碳、甲烷氣體“無中生有”制造飼料蛋白與乙醇，是一種顛覆傳統(tǒng)蛋白生產(chǎn)的模式，可以實現(xiàn)從0 到1、從1 到N，不與人爭糧、不與糧爭地的高效新蛋白資源生產(chǎn)，具有碳減排、來源廣泛、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點，吸引了全球資本的關(guān)注。 我們分別邀請了中科院天津工業(yè)微生物研究所、首鋼朗澤、愷迪蘇、巨鵬生物等一碳生物制造領(lǐng)域的專家和企業(yè)家共同論道，將首次把全球利用一碳原料生產(chǎn)飼料蛋白這一顛覆性技術(shù)的發(fā)展進程及未來趨勢呈現(xiàn)給大家。我相信本次會議之后，“資本”“一碳產(chǎn)業(yè)”“碳匯”等新詞匯會成為飼料行業(yè)的關(guān)鍵詞。 回歸飼料加工技術(shù)，近年來最熱的詞匯就是“數(shù)字化、智能化”。如果說前幾年絕大部分還是談概念、展望未來，今年就已經(jīng)是完整運行的工廠的全貌展示。與加工會結(jié)緣多年的豐尚、布勒、正昌、科潤德、洋工、櫻之花、思貝德等企業(yè)，以及今年的新伙伴深圳中蘭海、廣州天地等都會帶來飼料加工技術(shù)的創(chuàng)新思想。 此外，我們特邀的上海富朗特可以說是業(yè)界智慧預(yù)混料工廠的傳奇，我們也會深度“解密”。說者無心，聽者有心，也許領(lǐng)跑者的一個想法或觀點，就會給追隨者帶來巨大的價值。我希望加工會的參與者都是有心人，能夠把會議帶來的成果迅速落地轉(zhuǎn)化，這就是加工會最大的利益。 水產(chǎn)前沿：請您展望一下加工會的未來，當(dāng)舉辦到第10屆甚至更久遠(yuǎn)時會是什么樣子？ 薛敏：加工會的未來一定是更加美好！我希望自己能夠堅持到第10屆，但更希望自己能夠很快地隱退，能夠有更多的院校輪流主辦這個會議。只有大家一起齊心合力推動加工會的發(fā)展，才有未來，才能不斷發(fā)展壯大。我希望這一屆仍然會是比以往更好，而不是最好，因為最好意味著達到了頂峰，之后就只能是維持，甚至?xí)ヂ洹?/div> |
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