文/ 水產(chǎn)前沿 唐東東
水產(chǎn)前沿網(wǎng)原創(chuàng)報(bào)道，10月30日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)“農(nóng)科院飼料所”）與北京首鋼朗澤科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“北京首鋼朗澤”）共同宣布，經(jīng)多年聯(lián)合攻關(guān)，在國(guó)際上首次實(shí)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(shí)間和空間上的限制，并已形成萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)產(chǎn)能�；谘芯砍晒捌鋭�(chuàng)新性，乙醇梭菌蛋白成為中國(guó)第一個(gè)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(yú)料中，改變了被嫌棄的“堆肥”命運(yùn)。
對(duì)于長(zhǎng)期以來(lái)高度依賴(lài)進(jìn)口蛋白原料的中國(guó)飼料產(chǎn)業(yè)，具有“無(wú)中生有”、不與人爭(zhēng)糧、不與糧爭(zhēng)地，還能降低碳排放等產(chǎn)供優(yōu)勢(shì)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(chǎng)布局。過(guò)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(guān)飼料蛋白原料被“卡脖子”的現(xiàn)狀？日前，筆者采訪(fǎng)了國(guó)內(nèi)乙醇梭菌蛋白新原料的見(jiàn)證者和主要推動(dòng)者，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所飼料加工創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家薛敏研究員。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所飼料加工創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)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(bào)到），在廣東東莞舉辦的第六屆國(guó)際飼料加工技術(shù)研討會(huì)暨中國(guó)飼料生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新高峰論壇，將設(shè)專(zhuān)題詳細(xì)介紹單細(xì)胞蛋白的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。更多關(guān)于一碳菌蛋白的研究成果，請(qǐng)蒞臨現(xiàn)場(chǎng)交流、學(xué)習(xí)。
一碳菌蛋白產(chǎn)能有望迅速擴(kuò)大
水產(chǎn)前沿：前段時(shí)間，一碳菌蛋白的概念非常火，您能否介紹下具體情況？
薛敏：一碳菌蛋白能夠火起來(lái)，我們也有些意外。其實(shí)，我們?cè)?018年時(shí)就跟業(yè)內(nèi)介紹過(guò)一碳菌蛋白，蠻感嘆那么多場(chǎng)學(xué)術(shù)報(bào)告都沒(méi)有媒體一條快訊來(lái)得勁爆，讓大家開(kāi)始關(guān)注這類(lèi)新蛋白原料。
與酵母、微藻這類(lèi)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(guò)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(guò)程中所產(chǎn)生的大量剩余發(fā)酵液過(guò)去常當(dāng)作廢棄物處理，實(shí)際上經(jīng)過(guò)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(zhuān)注于蛋白研究的人面對(duì)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(zhǎng)期默默無(wú)聞。
目前，國(guó)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(guò)CO生物合成蛋白質(zhì)（蛋白含量80%以上），實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)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(kāi)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(guò)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(guò)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(shí)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(guó)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(shū)，這是我國(guó)首張飼料原料新產(chǎn)品證書(shū)�？梢哉f(shuō)，北京首鋼朗澤推動(dòng)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(píng)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(guó)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(zhuān)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(xiàn)上發(fā)現(xiàn)，在乙醇分離蒸餾過(guò)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(diǎn)后，北京首鋼朗澤把樣品送到了農(nóng)科院飼料所。我們對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)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(dá)80%以上，其中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(yú)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(kāi)展乙醇梭菌蛋白營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定與蛋白構(gòu)效關(guān)系研究，再到2019年共同在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃——藍(lán)色糧倉(cāng)項(xiàng)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(gè)產(chǎn)品6年多的時(shí)間，證實(shí)它確實(shí)是個(gè)優(yōu)質(zhì)蛋白源。
水產(chǎn)前沿：萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)能對(duì)于產(chǎn)業(yè)需求來(lái)講，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
薛敏：其實(shí)，乙醇梭菌蛋白的產(chǎn)業(yè)化在2018年就實(shí)現(xiàn)了，隨著今年北京首鋼朗澤在寧夏的工廠(chǎng)落地（寧夏、河北分別建有5000噸的產(chǎn)線(xiàn)），產(chǎn)能擴(kuò)增到了萬(wàn)噸級(jí)。之前的探索屬于0到1，過(guò)程比較曲折和艱辛，后面從1到n的過(guò)程就會(huì)非�？炝�。
特別是碳中和的國(guó)家戰(zhàn)略提出來(lái)后，鋼廠(chǎng)、鐵合金廠(chǎng)、電石廠(chǎng)等面臨廢氣減排的壓力，各方力量包括地方政府、資本對(duì)這個(gè)項(xiàng)目非常感興趣。按照目前在全國(guó)所簽的合作協(xié)議，應(yīng)該達(dá)到10萬(wàn)噸級(jí)的產(chǎn)能規(guī)劃，投產(chǎn)速度就看各工程的建設(shè)進(jìn)度了，同時(shí)還有資本對(duì)項(xiàng)目前景的看好程度。據(jù)測(cè)算，中國(guó)每年至少可產(chǎn)生約1.2萬(wàn)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(jìn)行高效清潔利用，可年產(chǎn)乙醇2000萬(wàn)噸、乙醇梭菌蛋白200萬(wàn)噸。中國(guó)每年進(jìn)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(duì)進(jìn)口大豆和魚(yú)粉的依賴(lài)度。而且，像一碳菌蛋白這類(lèi)“無(wú)中生有”、不與人爭(zhēng)糧、不與糧爭(zhēng)地的新型蛋白資源，未來(lái)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(shí)，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(yú)粉。而且，乙醇梭菌蛋白是經(jīng)發(fā)酵后獲得，本身會(huì)含有部分益生物質(zhì)，比如乙酸、核苷酸等。
不過(guò)，一碳菌蛋白具有非常獨(dú)特的加工工藝特性，有些雖然同為一碳菌蛋白，但實(shí)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(shí)要注意來(lái)源，并針對(duì)性地調(diào)整工藝參數(shù)。第六屆國(guó)際飼料加工技術(shù)研討會(huì)上，我會(huì)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(kù)》的主題報(bào)告，介紹我們團(tuán)隊(duì)在這個(gè)研究方向上的一些發(fā)現(xiàn)。
加工會(huì)亮點(diǎn)預(yù)告與展望
水產(chǎn)前沿：國(guó)際飼料加工技術(shù)研討會(huì)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(huì)議的初衷？
薛敏：記得2016年，也就是籌備第一屆加工會(huì)的時(shí)候，我曾經(jīng)和大家分享過(guò)這個(gè)話(huà)題。算起來(lái)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(jìn)了第一臺(tái)美國(guó)Wenger公司時(shí)產(chǎn)10噸的X185型單螺桿膨化機(jī)，當(dāng)時(shí)我國(guó)還沒(méi)有任何一家成熟的飼料膨化機(jī)生產(chǎn)商。
次年，有幸隨美國(guó)大豆出口協(xié)會(huì)訪(fǎng)問(wèn)團(tuán)前往美國(guó)，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(guó)每年都有來(lái)自企業(yè)和科研院所的骨干花重金前往美國(guó)參加這個(gè)培訓(xùn)班。由于美國(guó)的培訓(xùn)班主要受Wenger公司資助，并不對(duì)國(guó)內(nèi)飼料設(shè)備制造企業(yè)開(kāi)放，甚至是嚴(yán)格禁止的，而國(guó)內(nèi)膨化飼料加工領(lǐng)域的資訊十分匱乏。
我在2004年，進(jìn)入中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所開(kāi)展水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料研究工作之初，就利用第一筆設(shè)備費(fèi)購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)干法擠壓膨化機(jī)用于試驗(yàn)研究。然而，飼料膨化加工從理論到實(shí)踐是一個(gè)艱難的過(guò)程，特別是應(yīng)用于蛋白源替代實(shí)驗(yàn)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(yàn)很難達(dá)到膨化加工質(zhì)量要求。所以，舉辦加工會(huì)的初衷就是建立一個(gè)我們自己的飼料加工技術(shù)交流平臺(tái)，不用漂洋過(guò)海、千辛萬(wàn)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(gè)從業(yè)者的初心，也是我們的責(zé)任。
現(xiàn)在加工會(huì)即將進(jìn)入第六屆，能夠堅(jiān)持辦下去的動(dòng)力來(lái)自于我們快速發(fā)展的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)對(duì)水產(chǎn)飼料工業(yè)的需求。有需求就有發(fā)展。我們經(jīng)過(guò)5年的探索和方法學(xué)的改進(jìn)，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(shí)踐體系，形成了原料加工特性數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了SAAS化。更重要的是，飼料加工創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)了數(shù)名結(jié)合營(yíng)養(yǎng)與加工領(lǐng)域的研究生，建立了廣泛的國(guó)際與國(guó)內(nèi)合作，將有力承載起我國(guó)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(guó)際飼料加工技術(shù)研討會(huì)即將于今年12月在東莞舉辦，請(qǐng)您談一談本屆研討會(huì)與前幾屆有什么不同？設(shè)計(jì)了哪些新的內(nèi)容？
薛敏：確實(shí)行業(yè)中有些同行每年都來(lái)參加加工會(huì)，特別是來(lái)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(huì)上交流。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，非常實(shí)際的一點(diǎn)就是經(jīng)濟(jì)效益，在自媒體時(shí)代，幾乎每天都有行業(yè)會(huì)議舉辦。如果沒(méi)有創(chuàng)新，炒剩飯就沒(méi)意思。
今年，我們分別在“新原料”和“新工藝”兩個(gè)主題都有所創(chuàng)新，且不僅僅是談未來(lái)，是實(shí)實(shí)在在的可落地的新技術(shù)。其中應(yīng)用先進(jìn)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(wú)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(shí)現(xiàn)從0 到1、從1 到N，不與人爭(zhēng)糧、不與糧爭(zhēng)地的高效新蛋白資源生產(chǎn)，具有碳減排、來(lái)源廣泛、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)，吸引了全球資本的關(guān)注。
我們分別邀請(qǐng)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(zhuān)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(jìn)程及未來(lái)趨勢(shì)呈現(xiàn)給大家。我相信本次會(huì)議之后，“資本”“一碳產(chǎn)業(yè)”“碳匯”等新詞匯會(huì)成為飼料行業(yè)的關(guān)鍵詞。
回歸飼料加工技術(shù)，近年來(lái)最熱的詞匯就是“數(shù)字化、智能化”。如果說(shuō)前幾年絕大部分還是談概念、展望未來(lái)，今年就已經(jīng)是完整運(yùn)行的工廠(chǎng)的全貌展示。與加工會(huì)結(jié)緣多年的豐尚、布勒、正昌、科潤(rùn)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(huì)帶來(lái)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(shuō)是業(yè)界智慧預(yù)混料工廠(chǎng)的傳奇，我們也會(huì)深度“解密”。說(shuō)者無(wú)心，聽(tīng)者有心，也許領(lǐng)跑者的一個(gè)想法或觀(guān)點(diǎn)，就會(huì)給追隨者帶來(lái)巨大的價(jià)值。我希望加工會(huì)的參與者都是有心人，能夠把會(huì)議帶來(lái)的成果迅速落地轉(zhuǎn)化，這就是加工會(huì)最大的利益。
水產(chǎn)前沿：請(qǐng)您展望一下加工會(huì)的未來(lái)，當(dāng)舉辦到第10屆甚至更久遠(yuǎn)時(shí)會(huì)是什么樣子？
薛敏：加工會(huì)的未來(lái)一定是更加美好！我希望自己能夠堅(jiān)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(gè)會(huì)議。只有大家一起齊心合力推動(dòng)加工會(huì)的發(fā)展，才有未來(lái)，才能不斷發(fā)展壯大。我希望這一屆仍然會(huì)是比以往更好，而不是最好，因?yàn)樽詈靡馕吨_(dá)到了頂峰，之后就只能是維持，甚至?xí)ヂ洹?/div>
【關(guān)鍵字】：飼料 飼料加工 水產(chǎn)養(yǎng)殖
