合成蛋白质的新方法,原料竟是煤炭能代替大

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有一天,邻居老张到老王家里串门,看到堆放在棚子里煤球就告诉老王:家里的煤球别烧了,以后可以拿来吃或者喂猪。

老王听后心想这老张难道又喝高了。谁知老张不慌不忙的告诉老王,煤炭能变成蛋白质,所以是能吃的。

此时的你,是不是和老王一样疑惑,什么煤炭还能变蛋白质?这真能吃?

是甲醇蛋白不是煤炭蛋白

其实,我们日常生活中常说的蛋白质主要分为两种,植物蛋白和动物蛋白。植物蛋白就是大豆、坚果之类的植物中含有的的蛋白质,而动物蛋白就是肉、蛋、奶中含有的蛋白。

而上文提到的煤炭合成蛋白,叫做甲醇蛋白,本质上和植物天然蛋白是一类。

和植物靠天然生长形成的蛋白不同,人工合成的蛋白是以甲醇为基础来源,而后再利用其通过微生物的培养,进而生成单细胞蛋白。

说到这里肯定有人疑惑了,甲醇能合成蛋白质,那又和煤炭有什么关系?

甲醇可以通过煤炭来获取

答案很简单,那就是煤炭能提取出甲醇。我国煤炭储量极为丰富,未来合成蛋白一旦大规模应用,煤炭就能成为重要的甲醇制作来源。

这样不但供应稳定,通过微生物的合成转化,还降低了烧煤时产生的二氧化碳排放。如此一来,优质蛋白质有了,煤炭也能清洁利用了,可谓一举两得。

不过,甲醇本身是有毒性的,而且代谢转化的途径复杂,在此前的转化利用中,整体的利用率不够高。目前我国的研究团队,解决的正是这个问题。

具体的提取方法是,煤在高温以及氧气的作用下会气化,进而成为氢气和一氧化碳的合成气体。

接着,调整氢和碳的比例,再经过去除硫化氢和二氧化碳等净化措施,最后利用高温高压等催化手段形成甲醇。

制取出来的甲醇,就可以用于合成蛋白质。相比于植物生长转化形成的蛋白,人工合成蛋白质大大缩短了时间,同时成本也很低廉,且最终获取的蛋白质还要比植物中的天然蛋白稳定许多。

该技术此前就已经在研制,而且相关的项目也投入过使用。比如在年时,内蒙古杭锦旗就有一个甲醇蛋白项目,年产量可以达10万吨。

现在,另一个来自天津的生物研究团队,在这一领域的研究又有了新的突破创新,相关的研究成果刚刚发表出来。

所以说到这里就能明白了,不是说煤炭可以直接制成蛋白质,煤炭和制成蛋白质之间,还有一个最关键的环节——微生物的培养发酵。

而微生物的培育发酵,不受环境和时间限制,就像饲养某种动物一样,只要给它们提供“食物”即可。没有这个关键步骤,煤炭肯定变不成蛋白质。说白了,煤炭和蛋白质之间还是没有直接关联。

这就好比给植物浇大粪后可以收获粮食,化肥和粮食之间有关联,但是人肯定不能直接把化肥当成食物吃,中间有一系列的自然转化过程。

具体的转化步骤中,所用到的微生物有谷氨酸棒状杆菌和毕赤酵母等,为了能获取更优质的菌种,研究人员从国内的各地采集了至少有两万多个样本。

之后再从这些样本中挑选,找到那些可以高效利用低元醇等碳源的菌种,接着就是通过实验,看该类菌种的实际甲醇利用率。

通过实验,最后又通过实验转化等得到一批全新的菌种,全新的菌种效率更高,在此前的一系列实验中,它们可以更高效的利用甲醇。

这是利用适宜的微生物菌种,通过它们的繁殖进而生产单细胞蛋白。也就是说,特定的微生物能够将甲醇变成蛋白质。

根据最新成果的研究者吴信介绍,这种通过微生物的培养发酵形成的蛋白质,要比植物生长转化形成的蛋白要高,研究得出的数据是比植物蛋白高40%到85%。

如果未来在应用中,确实能得到这么多的蛋白质,相比于植物生长确实要快捷省事不少。毕竟植物生长还有一个漫长的过程,中间还要受到天气等环境因素影响,最终的生长结果是未知的。

此外,植物蛋白在生长的过程中,还得用到大量的耕地。而合成类的蛋白不会受到土地的限制,根据研究人员的说法,它的效率比农作物的种植高出了倍以上。

有人担心,这种通过微生物培养发酵形成的蛋白是否安全?研究人员表示,这种方式形成的蛋白,其中各种氨基酸的组成是齐全的。同时,蛋白中脂肪、糖类、维生素和无机盐的营养成分也具备。

也就是说,它和常规食物中的蛋白一模一样,而且相比于天然蛋白是包含在食物中的,这种是直接生成的蛋白,含量自然是很高的了。

研究和技术上的不断突破

其实,利用甲醇来转化合成蛋白,各国在上世纪60年代就已经在研究和生产了。经过十多年的发展,研究渐渐进入了实际的推广和应用领域。

我国的研发之路起始于上世纪80年代,虽然整体起步不算晚,但技术上一直存在制约,合成形成的蛋白质质量参差不齐,从而导致没有市场竞争力。

而且由于技术瓶颈的制约,此前该蛋白的合成转化成本也居高不下,和植物蛋白比起来自然就没有优势了。

吴信团队最新的研究,解决的正是蛋白质的合成效率和质量问题。根据此前的研究数据显示,利用巴斯德毕赤酵母菌种合成,粗蛋白的含量达到了67.2%,转化效率达到了92%。

这就意味着,未来的应用不用再担心成本和效率问题。研究团队此前也已经跟企业合作,万吨级别的示范项目也已经开启投产。

这仅仅是生产效率提升的第一步,下一步还要解决合成菌种的不断迭代升级问题,菌种的生产将更进一步工业化。

与此同时,合成蛋白在实际应用领域,也将拓展出更多的市场,比如功能蛋白市场。提升其附加值的同时,还可以进一步促进规模化生产。

那么,这些功能化的蛋白,下一步究竟是人吃呢?还是用来做其他呢?

饲料应用,降低出口依赖

我国近年来的肉类需求不断增加,为了饲养更多的家畜,不得不大量进口大豆和玉米来维持饲养需求。

以大豆的进口为例,国内大豆的年进口量在1亿吨上下,对外的依存度超过了80%。如此大的需求背后,正是蛋白质供应的短缺。

未来合成类蛋白得到了大规模应用,饲料所用蛋白,将不必再通过大豆等植物来获取,直接产生的蛋白质,就能作为更优质的饲料来供应。

除了降低对外的依赖之外,传统的植物种植获取蛋白质模式,对土地的依赖也很高。在保障主粮种植的同时,还要通过多种植大豆来获取饲料蛋白,这就产生了不可调和的矛盾。

根据世界上的统计显示,为了给牲畜提供饲料,全世界饲料农作物种植所用耕地,占了耕地总面积的25%。

这一规模是相当庞大的,也因此多年来世界各国,也都在想方设法寻找不用耕地,就能得到饲料用蛋白质的办法。如今新的研究,推动了整体的合成转化效率,未来便可以优先供应饲料领域。

当然,现在的推广利用还处在早期发展阶段,未来的利用能达什么程度,还要看技术的后续研究进展。

同时,该类合成的蛋白质,将来能否搬到人的餐桌上,现在看来还有很多不确定性。因为相关的技术还没有大规模应用,大众对这一领域的情况也不是太了解。

就像如果不解释清楚的话,人们就会以为直接通过煤炭就能合成蛋白质一样。也因此在这种局面下,动物吃还是人吃,大众的内心还是有顾虑的。

与此同时,长久以来公众对于合成和天然的东西,又有着不同的看法。由于不了解原理机制,不少人对于天然的东西抱有好感,而一旦涉及到人工合成,或者存在人工干预的步骤,不少人就会心有余悸。

本质上来说,一方面这是由于对技术不了解所产生的本能恐惧。另一方面,由于食用涉及到了健康和安全,此前大量的食品类安全负面信息,让大众对涉及到食品类的事物存在着某种不信任。

结语

所以在这种情况下,一旦出现某些针对食物类的新研究,不管是听起来耸人听闻,还是因为抵触和不信任,大众多多少少都会有顾虑。

也因此,未来的甲醇蛋白能应用到何种程度,能否大规模在饲料养殖领域铺开,现在看起来都还是未知数。

技术和成本固然很关键,市场和大众的反应同样也很重要。而要想让大众不产生疑虑,就需要将合成蛋白的步骤,明确无误的告诉大众。

否则,人们以为煤炭就能合成蛋白质,这一定会加剧不信任甚至是怀疑的。



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