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圖為巴斯德畢赤酵母蛋白生產(chǎn)示范基地,。 受訪者供圖食物蛋白是人類重要的營養(yǎng)物質(zhì),。近年來，世界人口持續(xù)增長導(dǎo)致蛋白需求大幅增加,。有數(shù)據(jù)顯示,，預(yù)計到2050年，全球人口將超過90億,，食品蛋白需求將增長30%—50%,。我國是蛋白消費量最大的國家，且消費量呈快速增長趨勢,。在不久前舉辦的主題為“單細胞蛋白生物制造戰(zhàn)略需求與技術(shù)挑戰(zhàn)”的香山科學(xué)會議上,，專家學(xué)者建議，促進單細胞蛋白生物制造技術(shù)創(chuàng)新,，保障我國蛋白資源供給,。什么是單細胞蛋白？有哪些合成單細胞蛋白的技術(shù)路徑,？會上,，多位專家就上述問題進行了探討,。傳統(tǒng)方式難以滿足高蛋白需求“我國蛋白供給正面臨嚴峻考驗,。”中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員吳信開門見山指出問題,。當前,，種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)為我國蛋白主要供給方式。但這兩種傳統(tǒng)的供給方式在供給蛋白數(shù)量,、質(zhì)量和可持續(xù)等方面均存在不利影響因素,。以大豆為例，它富含蛋白,，是畜牧業(yè)飼用豆粕的主要來源,。吳信介紹，生產(chǎn)1億噸大豆需要7億多畝土地資源,，而我國人均可耕種土地資源嚴重不足,，難以滿足蛋白原料的供給需求。我國大豆對外依存度較高,。海關(guān)數(shù)據(jù)顯示,，2023年我國進口糧食1.6億噸，大豆占比超過6成,，達9941萬噸,。吳信指出，近年來，在極端天氣,、國際局勢等多方面不利影響下,，全球大豆產(chǎn)量繼續(xù)下降，供需矛盾愈演愈烈,，推高了畜牧業(yè)成本,，也影響了我國糧食安全。單細胞蛋白,，也叫微生物蛋白,，是通過對各種工農(nóng)業(yè)廢料及石油廢料進行大規(guī)模人工培養(yǎng)，得到的蛋白資源,，主要包括酵母蛋白,、細菌蛋白和藻類蛋白等類型。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種可用于單細胞蛋白生產(chǎn)的菌株,，如細菌,、真菌、微藻等,。由于微生物的生長繁殖速率快,，因此單細胞蛋白的單位面積蛋白生產(chǎn)效率大大高于種植大豆等傳統(tǒng)方式?！盀楸Ｕ戏€(wěn)定優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)資源供給,，我們要努力推動‘向微生物要蛋白’?！眳切耪f,。推動一碳原料規(guī)模化應(yīng)用“傳統(tǒng)生產(chǎn)單細胞蛋白的過程中,，大多以可食用的糖基碳源為原料,。但糖基碳源仍依賴種植，生產(chǎn)成本高,?！眳切耪J為，結(jié)合我國國情以及新一代單細胞蛋白的發(fā)展趨勢,，應(yīng)推動使用不依賴種植的一碳原料合成單細胞蛋白,。甲醇、甲烷,、二氧化碳,、一氧化碳等一碳原料不僅來源廣泛，而且價格低廉,。中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員王鈺介紹,，以甲醇為例,，它易于運輸，比糖基碳源具有更高的能量密度,，可以利用煤炭等石化資源進行規(guī)?；a(chǎn)，也可以利用生物質(zhì),、二氧化碳等可再生資源作為原料進行規(guī)?；a(chǎn)。在我國化工和煉油行業(yè)中甲醇年均產(chǎn)量達8000萬噸以上,。此外,，吳信還提到，甲醇作為單細胞蛋白合成原料還具有質(zhì)量穩(wěn)定可控的優(yōu)點,。為實現(xiàn)一碳原料的高效利用與轉(zhuǎn)化,，近年來，研究者構(gòu)建了多樣的微生物底盤作為一碳生物制造的核心催化劑,，并已實現(xiàn)了較高水平的單細胞蛋白的生物合成,。“巴斯德畢赤酵母是一類能夠利用甲醇作為唯一碳源和能源的酵母菌,?！眳切沤榻B，2023年,，我國已建成首套以甲醇為碳源的巴斯德畢赤酵母水解蛋白萬噸級產(chǎn)業(yè)化示范工廠,，并順利投產(chǎn)?！霸摴S應(yīng)用的發(fā)酵工藝安全,、高效，能夠穩(wěn)定連續(xù)運行100天以上,，發(fā)酵系統(tǒng)節(jié)能、環(huán)保,，無‘三廢’產(chǎn)生,，解決了發(fā)酵企業(yè)環(huán)保壓力大的問題。該體系實現(xiàn)了低成本,、高產(chǎn)出,，生產(chǎn)的單細胞蛋白品質(zhì)高，不僅具有高蛋白的特征,，而且富含寡肽,、多肽、多糖等,，可開發(fā)高附加值蛋白,、肽或酶類產(chǎn)品,。”吳信說,。記者了解到,，今年9月，該工廠十萬噸巴斯德畢赤酵母水解蛋白項目順利簽約,，投產(chǎn)后年產(chǎn)量將相當于每年百萬畝土地種植的大豆蛋白當量,。加強工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品開發(fā)利用除了一碳原料，我國還有著豐富的工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物資源,，如秸稈,、豆渣、酒糟等,，也可以開發(fā)為合成單細胞蛋白的原料,。記者了解到，目前我國每年玉米種植面積約6億畝,，玉米秸稈產(chǎn)量一般為玉米糧食產(chǎn)量的1.3—1.6倍,，每年大約有7億噸。玉米秸稈中蘊含著與普通糧食基本相當?shù)目偰?，還含有許多對畜禽生長發(fā)育有益的營養(yǎng)物質(zhì),。“目前,，因為儲藏過程易霉變,、易產(chǎn)生真菌毒素等原因，秸稈低值利用較為普遍,，未得到高效的轉(zhuǎn)化利用,。面對蛋白資源短缺和潛在的秸稈資源浪費，應(yīng)積極推動秸稈單細胞蛋白的生物創(chuàng)制工作,?！敝袊茖W(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所副研究員高樂說。高樂解釋,，秸稈中的木質(zhì)纖維素具有多化學(xué)組分,、多層次超分子結(jié)構(gòu)，致密的復(fù)雜結(jié)構(gòu)是秸稈難以降解的主要原因,。構(gòu)建高產(chǎn)降解酶系—復(fù)合菌系統(tǒng)是解聚秸稈的有效途徑,。這一途徑的核心在于利用菌酶協(xié)同特性、菌群互養(yǎng)模式,，最大限度地發(fā)揮多樣性菌與酶的互作關(guān)系,，有效提高秸稈中木質(zhì)纖維素的解聚效率。記者了解到,，在國家重點研發(fā)計劃相關(guān)項目的支持下,，吳信團隊在秸稈高效降解工程菌高通量選育及改造,、與秸稈結(jié)構(gòu)特性高度適配的酶制劑定制化開發(fā)、菌酶協(xié)同固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)創(chuàng)制等方面進行技術(shù)創(chuàng)新,。團隊搭建了完整的秸稈規(guī)?；锖铣娠曈玫鞍椎娜湕l技術(shù)體系，突破了秸稈抗降解屏障,、蛋白轉(zhuǎn)換的技術(shù)瓶頸,，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)、秸稈規(guī)?；锖铣娠曈玫鞍椎南到y(tǒng)工程及產(chǎn)業(yè)化示范,，精準解決秸稈資源化利用效率低和傳統(tǒng)蛋白短缺兩大難題?！霸摷夹g(shù)體系可應(yīng)用于多種工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物生產(chǎn)單細胞蛋白,，大幅提升原料品質(zhì)和性價比，為工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物的高值化利用提供了可持續(xù)的解決方案,，對緩解人畜爭糧和糧食安全問題有重要戰(zhàn)略意義,。”吳信說,。（原載于《科技日報》?2024-12-18?第06版）