中国农业科学院饲料研究所10月30日宣布，我国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。
这一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。
她强调，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。
该项研究以含一氧化碳、二氧化碳的工业尾气和氨水为主要原料，“无中生有”制造新型饲料蛋白资源乙醇梭菌蛋白，将无机的氮和碳转化为有机的氮和碳，实现了从0 到1的自主创新，具有完全自主知识产权。
乙醇梭菌蛋白生产工艺流程
以工业化生产1000万吨乙醇梭菌蛋白（蛋白含量83%）计，相当于2800万吨进口大豆（蛋白含量30%）当量，“不与人争粮、不与粮争地”，开辟了一条低成本非传统动植物资源生产优质饲料蛋白质的新途径，可减排二氧化碳2.5亿吨，节省耕地10亿亩（以平均亩产大豆300斤计）。
“乙醇梭菌蛋白” 是什么？
乙醇梭菌蛋白是以分离于兔子肠道的乙醇梭菌为发酵菌种，以含CO、CO2的钢厂、铁厂、电厂尾气和氨水为主要原料，进行液态发酵培养、离心、干燥而获得的新型单细胞蛋白。
乙醇梭菌相比传统的植物种植生产蛋白质原料效率高70万倍，乙醇梭菌蛋白具有很高的营养价值，蛋白质含量高达80%以上，氨基酸结构平衡，易于消化；同时具有优异的饲料蛋白质原料加工特性，富含核苷酸等功能性物质，利于改善饲料品质，研究结果表明其是一类可广泛应用的优质饲料蛋白源。
那么作为动物饲料，乙醇梭菌蛋白的有效性和安全性如何呢？中国农业科学院饲料研究所与首钢朗泽合作研究发现，10%乙醇梭菌蛋白替代20%豆粕后大幅度提高了草鱼生长性能和肠道健康，饲料的营养有效性极佳，表明乙醇梭菌蛋白在动物饲料中与鱼粉的营养效价相当，优于豆粕。
安全性研究表明，当乙醇梭菌蛋白在饲料中的添加比例至3-4.5%时，能显著改善动物肠道和肝脏健康的功能；当添加比例增加到18-20%时，对养殖动物生长性能、饲料利用率、血液生化指标和肝肠组织形态等均未见有不良影响及损伤，是一种安全性较高的优质蛋白质饲料原料。
此外，乙醇梭菌蛋白还有诸多优异特性，其极性基团含量丰富，产品粘度较高，可以显著提高饲料加工中混合物料的峰值粘度和保持粘度；热焓变、弹性模量和损耗模量均小于鱼粉，加工时所需热能少、刚性和韧性较小，易于加工；添加乙醇梭菌蛋白可以提高膨化饲料颗粒内部孔隙均匀性，有利于提高饲料吸油率、减少漏油率；适量添加乙醇梭菌蛋白可以显著提高混合物料饲料中的二硫键数量，有利于改善饲料流变品质和适口性；使用场景和适用谱宽，是一类可广泛应用的优质饲料蛋白来源。
这一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。
她强调，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。
该项研究以含一氧化碳、二氧化碳的工业尾气和氨水为主要原料，“无中生有”制造新型饲料蛋白资源乙醇梭菌蛋白，将无机的氮和碳转化为有机的氮和碳，实现了从0 到1的自主创新，具有完全自主知识产权。
乙醇梭菌蛋白生产工艺流程
以工业化生产1000万吨乙醇梭菌蛋白（蛋白含量83%）计，相当于2800万吨进口大豆（蛋白含量30%）当量，“不与人争粮、不与粮争地”，开辟了一条低成本非传统动植物资源生产优质饲料蛋白质的新途径，可减排二氧化碳2.5亿吨，节省耕地10亿亩（以平均亩产大豆300斤计）。
“乙醇梭菌蛋白” 是什么？
乙醇梭菌蛋白是以分离于兔子肠道的乙醇梭菌为发酵菌种，以含CO、CO2的钢厂、铁厂、电厂尾气和氨水为主要原料，进行液态发酵培养、离心、干燥而获得的新型单细胞蛋白。
乙醇梭菌相比传统的植物种植生产蛋白质原料效率高70万倍，乙醇梭菌蛋白具有很高的营养价值，蛋白质含量高达80%以上，氨基酸结构平衡，易于消化；同时具有优异的饲料蛋白质原料加工特性，富含核苷酸等功能性物质，利于改善饲料品质，研究结果表明其是一类可广泛应用的优质饲料蛋白源。
那么作为动物饲料，乙醇梭菌蛋白的有效性和安全性如何呢？中国农业科学院饲料研究所与首钢朗泽合作研究发现，10%乙醇梭菌蛋白替代20%豆粕后大幅度提高了草鱼生长性能和肠道健康，饲料的营养有效性极佳，表明乙醇梭菌蛋白在动物饲料中与鱼粉的营养效价相当，优于豆粕。
安全性研究表明，当乙醇梭菌蛋白在饲料中的添加比例至3-4.5%时，能显著改善动物肠道和肝脏健康的功能；当添加比例增加到18-20%时，对养殖动物生长性能、饲料利用率、血液生化指标和肝肠组织形态等均未见有不良影响及损伤，是一种安全性较高的优质蛋白质饲料原料。
此外，乙醇梭菌蛋白还有诸多优异特性，其极性基团含量丰富，产品粘度较高，可以显著提高饲料加工中混合物料的峰值粘度和保持粘度；热焓变、弹性模量和损耗模量均小于鱼粉，加工时所需热能少、刚性和韧性较小，易于加工；添加乙醇梭菌蛋白可以提高膨化饲料颗粒内部孔隙均匀性，有利于提高饲料吸油率、减少漏油率；适量添加乙醇梭菌蛋白可以显著提高混合物料饲料中的二硫键数量，有利于改善饲料流变品质和适口性；使用场景和适用谱宽，是一类可广泛应用的优质饲料蛋白来源。
