我国首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成,形成万吨级工业产能,这一突破进展具有哪些重大意义?

使用CN2/CN2GIA顶级线路,支持Shadowsocks/V2ray科学上网,支持支付宝付款,每月仅需 5 美元
## 加入品葱精选 Telegram Channel ##

知乎用户 喷火的龙 发表

题目有一定的误导,大家要在看 “热闹” 的同时看下 “门道” 哈。

1,【首次】实现一氧化碳到蛋白这个宣传是不合适。

从一氧化碳到蛋白,是本研究所用菌株的特点,该菌株 1994 年由 ABRINI J 从兔粪便中分离,其特点就是:可以用一氧化碳作为底物

2,本研究的优势在于改良菌株的合成效率

新闻上说

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。

具体手段可能是诱变,基因工程等方法(毕竟 2013 年 José M 已经解读了其基因组)。

3,很多人可能会和二氧化碳合成淀粉相比,但是其实这可以说是完全不同的两种内容,合成淀粉难了 n 个数量级。

一氧化碳合成蛋白质——发酵

二氧化碳合成淀粉——有机合成。

—————发酵—————

其实,提到从无机化合物到有机化合物这个过程,学化学的人会想到化学合成,而学生物的人会想到生物合成。

生物合成,是自然界最广泛的反应之一,尤其是植物和微生物广泛存在,比如大家最熟悉的光合作用,就是用植物或者微生物细胞,将二氧化碳和水固定下来形成有机物。

而发酵自然也是生物合成的一大过程,只不过很多时候,人们容易把发酵局限在了 “分解、降解” 领域,比如我们日常的酒、酱油都是发酵产物,就连我们的馒头一样是发酵的,可以说,发酵领域是生物学科下的一大门类,包括著名的茅台院士,也是做发酵的,领域是“白酒酿造工艺”。

其实,发酵的总体定义更应该是:

借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。

—————生物合成蛋白质—————

这次提到的从一氧化氮合成蛋白质,是个发酵过程,本质上就是生物合成。

研究人员采用的是乙醇梭菌。

我们刚好有他们发表的文章,如下,发表于《动物营养学报》的一篇文章

该文章的单位是新闻里提到的农科院和普朗生物公司,也有新闻中采访到的薛敏博士。

从薛敏研究员的专利来看

她主要从事的是饲料相关领域研究,这也和本次报道的合成蛋白质相关,因为蛋白质是饲料中的重要成分,也是衡量饲料品质的一大因素。在该文章,很好的为我们揭秘了这次新闻报道的内容:

我们从中可以得出

1,乙醇梭菌本身是一种发酵菌体 (Clostridium autoethanogenum),ABRINI J 于 1994 年发现,这是当年论文里的菌株(Archives of Microbiology,影响因子 2.3,中科院 4 区)

2,乙醇梭菌本身可以用一氧化碳(CO)作为原料来进行液态发酵。

这在 1994 年 ABRINI J 发现该菌株的时候就报道了其特性,题目明确写着:

an anaerobic bacterium that produces ethanol from carbon monoxide

一种可以从一氧化碳产生乙醇的厌氧菌。

ABRINI J 测试了其底物(substrates),发现可以用一氧化碳,氢气,二氧化碳等。

当用一氧化碳作为底物的时候,其合成产物效率

3,这种成分的应用价值在于:获得高蛋白质生物饲料原料乙醇梭菌蛋白。

由此,我们可以得出结论:新闻的研究并不是创造了新菌株,而是改造菌株,em,这是生物工程里的基本操作。

————课题组做了什么?————

这一点,我们只能从新闻中来管窥。

1,进行了细菌改造

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。

从这段新闻,我们可以看到,他们应该是对这个工程菌进行改造,提高了合成效率,当然具体改造过程,肯定是专利。

2,描述了生物工程概念

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。

这段话的前半部分不用看,生物工程都是这么描述的,你甚至可以来形容任何一个生物过程,比如放屁对于人来说就是 “无中生有” 过程,因为你吸入的是氧气,最后在人体代谢后生成了二氧化碳。

后半段可以看一下,就是有知识产权。

而作者在那篇文章中也介绍到了和新闻一样的内容:生产一万吨乙醇可以获得 1500 吨菌体蛋白。

—————和合成淀粉区别?—————

大家容易将这个内容和合成淀粉进行比较。

但是,个人认为,这二者还是有区别的。

合成淀粉最大的优势在于,脱离了细胞的存在,直接用有机的办法来催化,这也是有机合成近些年来的重大突破,所以相关研究发表在了《Science》上。

反过来,你要是用生物学的手段来做,就没那么吸引力了,一个举世皆知的光合作用就可以满足你的需求,单细胞生物也可以光合作用啊,根本不需要什么有机合成,给点光和水加二氧化碳就满足了。

同样,人工合成氨难度很大,需要专门的工厂设备,可是自然界利用氮气的植物都有呢,比如根瘤菌。

反正,除了个别单质(比如碳),真的很少听说某种化合物生物无法代谢的。

而这次是一种发酵技术,通过一种菌种改进,提高了其合成蛋白效率,依然属于传统生物工程的一环。

如何评判,我相信聪明的你一定看得出来。

[1] 魏洪城, 郁欢欢, 陈晓明, 晁伟, 邹方起, 陈沛, 郑银桦, 吴秀峰, 梁旭方, 薛敏. 乙醇梭菌蛋白替代豆粕对草鱼生长性能、血浆生化指标及肝胰脏和肠道组织病理的影响 [J]. 动物营养学报, 2018,30(10):4190-4201.

[2]ABRINI J,NAVEAU H,NYNS E J,et al,Clostridium autoethanogenum,sp. nov.,an anaerobic bacterium that produces ethanol from carbon monoxide[J]. Archives of Microbiology,1994,161( 4) : 345-351.

[3]Bruno-Barcena, J. M.; Chinn, M. S.; Grunden, A. M. (2013).“Genome Sequence of the Autotrophic Acetogen Clostridium autoethanogenum JA1-1 Strain DSM 10061, a Producer of Ethanol from Carbon Monoxide”.Genome Announcements.1(4): e00628-13–e00628-13.

知乎用户 李雷​​ 发表

作为参加了昨天发布会的科学媒体,我谈一点感想。

  1. 不要拿来与中科院天工所 9 月发布的人工合成淀粉对比。为什么?因为二者在路径实现上有明显差别。人工合成淀粉强调人工合成,经过 11 步可控化学反应,一步步从二氧化碳制取直链淀粉。这个是在实验室实现的,有重大理论创新;饲料所的饲料蛋白合成,是典型的生物合成,合成过程要使用乙醇梭菌,产物是乙醇梭菌蛋白,一步生成。
  2. 如果要与人工合成淀粉作对比,只有这一点可以类比:『无中生有』。人工合成淀粉,是『凭空制造』,原料是二氧化碳和水(当然过程很复杂);生物合成蛋白,原材料也很易得,是工业尾气,因为其中含有大量一氧化碳,工业尾气经过滤除氧气(乙醇梭菌是厌氧菌),可以直接接入生物合成反应设备。当然,还需要氮源,首钢朗泽用的氮源是氨水,成本也非常低。现场有位专家(生物技术所的)建议用空气中氮气做氮源,这样也能『凭空制造』了。当然,这需要研究。
  3. 这个成果确实对于碳中和、缓解大豆进口依赖有帮助。现在成果已经实现了产业化,万吨级,两个 5000 吨的产线分别建在宁夏和河北。什么概念呢?我国年进口大豆近 1 亿吨,主要来自美国,美国拥有大豆价格的绝对控制权。万吨级的工业化产线,就能代替 2.8 万吨的大豆(鱼饲料用乙醇梭菌蛋白比豆粕好得多),如果全国有 2000 个类似河北曹妃甸和宁夏的产线,每年就可以少进口近 3000 万吨大豆。这对缓解大豆蛋白是实打实的利好。
  4. 碳中和就更不用说了,他们生产用的原材料是工业尾气,直接固碳;而且重要的是,工尾里的硫化物和氮化物不会影响乙醇梭菌『吸食』一氧化碳。
  5. 对了,这个成果是饲料所跟首钢朗泽共同合作的结果,饲料所也把首钢朗泽拉进去了科技部重点研发计划『蓝色粮仓』项目。相关的成果,已经在 10 月 21~27 的『十三五』科技成果展上露面了,而且代表的就是『碳中和』技术。
  6. 说一说这个成果没有国际权威论文背书。大家知道,天工所的成果,是有 Science 论文背书的,论文背书的好处是,它有小同行评价,至少不会在科学范畴内有太大争议。饲料所和首钢朗泽的成果就没那么幸运了,没有发过 Nature、Science,但是人家也不是没有论文的,只是偏应用基础研究,发的都是《动物营养学报》《水产养殖研究》《动物饲料科学与技术》等专业领域的论文。当然,有论文也不能说明他们理论创新有多么重大,还是那句话,成果最大的意义是工业化应用中的作用。再说了,咱们不是要破五唯么,论文写在工业产线上,一样重要。
  7. 以上,我也是经历了在听了发布会之后由将信将疑、半信半疑然后追问这些专家得出了自己的结论,可能还很粗浅,或许有我没看到的东西,但我不能忍受一些人一知半解就在那儿带节奏,说什么『买办套路』之类的。再说一句,首钢朗泽做这事儿,根本不用向谁交专利费,人家现在是收专利费的,好吗?
  8. 附上我对此新闻报道的详细链接。(刚刚发出,文稿经北京大学生命科学学院昌增益教授审读)

变废为宝、替代大豆、助碳中和,这项成果一石三鸟!

知乎用户 本来科技​ 发表

这是单细胞蛋白:用低品质营养物质(尤其是提取过的糖蜜、纸浆废液、木材糖化液、低品质烃类等工业废料)养一些繁殖效率很高的单细胞生物,将其加工成饲料添加剂之类(对象的食物要求够粗放的话打碎就行)。

此次实现用含一氧化碳、二氧化碳的工业尾气(例如矿热炉尾气)和氨水为主要原料(乙醇梭菌以一氧化碳为唯一碳源和能源,液态发酵产生乙醇并在体内积累蛋白质等,一般每产生 5 吨乙醇就产生 1 吨蛋白质。其蛋白质的氨基酸组成类似水产养殖使用的鱼粉,已经在多次实验中显示可以代替一定比例的鱼粉与豆粕等用于水产养殖业),依附有相应排放能力的工业企业(作为尾气处理设施)、需要氨水厂(现在也有节能地生产氨的技术可以用)。用于计算的产物是乙醇梭菌蛋白(蛋白含量 83%),处理方法不止是打碎(经过离心、干燥等),发酵产生的乙醇和甲烷分别搞出去做燃料,值得表扬。

我觉得你开心就好。短时间内不一定会上几个项目,但有这个技术是很好的事情。可以再探索其它氮源或干脆生物固氮。

新闻中的北京首朗生物科技有限公司是北京首钢朗泽新能源科技有限公司旗下的,其乙醇梭菌蛋白产品注册商标为 “富渔樂”,已获得农业农村部颁发的我国首张饲料原料新产品证书。这事不是一下完成的,已经研发 6 年左右。

  • 实验显示,在草鱼饲料中添加 5% 乙醇梭菌蛋白有利于草鱼生长,但添加量提高到 10% 会影响草鱼生长、降低存活率并导致肝损伤。其余鱼种的情况你可以自行查找文献。
  • 按 2020 年底的行情,将尾气里的一氧化碳做成单细胞蛋白卖掉,收益是将其烧掉卖电的 3 倍。
  • 一些公开信息显示其菌种来自美国——这不是不能替代的,国内可以探索制造更有效的菌种。

关于年产 1000 万吨:

我国工业化饲料产业起始于 20 世纪 70 年代,2011 年超越美国跃居世界第一,约占全球饲料总产量的 17%;2020 年我国工业饲料总产量 25276.1 万吨,较 2019 年增加 2390.7 万吨,同比增长 10.4%;2020 年我国水产饲料产量为 2123.6 万吨。乍看上去,新闻中 “1000 万吨” 的来历不明,其实是这样的:

我国工业每年至少能产生约 1.2 万亿立方米富含一氧化碳的工业尾气,若将上述尾气全部输入这类发酵系统,可以变换为乙醇 1 亿吨、乙醇梭菌蛋白 1000 万吨。

首朗生物没敢展望 “全部排放量”,在 9 月的新闻里谈的是 “若能处理 20% 的尾气”。

关于单细胞蛋白:

许多微生物可以用廉价原料大量制造蛋白质。微生物的蛋白质产量是动植物无法比拟的,例如 1 份单细胞真菌 1 天内就可以变成 5 份,蛋白质含量 40%~80%,其氨基酸组成无需转基因就和动物蛋白相当。

要用微生物生产动植物蛋白的话,人们已经完成了让转基因大肠杆菌 · 转基因酵母菌发酵合成大豆蛋白 · 鸡肉蛋白的实验。当然,这是某些人很恐惧的转基因食品。

如果机器加工程度很深,单细胞蛋白饲料可以做成人类食物。但这些东西没必要直接给人吃,以 3%~10% 的比例添加到饲料里喂给畜禽就可以改善生产。规模化养殖可以高效地管理,单位重量的碳排放也低于个人养殖。

知乎用户 赵泠​​ 发表

仔细看了一下是科技日报的稿子,但最后一段写得简直如同儿戏:

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)。

这一句话的前半段是有个背景的,9 月 15 日,首钢集团给自己的通稿是这样的:

据测算,中国每年至少可产生约 1.2 万亿立方米富含 CO 的工业尾气,如将 20% 的工业尾气采用生物发酵技术进行高效清洁利用,可年产乙醇 2000 万吨,乙醇梭菌蛋白 200 万吨 [[1]]()

注意,这里是 200 万吨,科技日报是 1000 万吨,直接用的 100% 利用率。

不用说这个玩意儿,中国但凡能水电、风电、太阳能、核电 100% 发电利用率,甚至连那占比 70% 的火电都可以直接省掉,完美实现碳中和了,哪里还需要等个几十年。

我们且认为首钢开了几千年之后的挂,能够把逃逸的任何一个 CO 分子都抓回来吧。

但…… 科技日报都从来没有想过,这个技术的转化率有多少吧。包括其它的答主也没有分析它的转化率。

不过,他的宣传稿中,却隐藏了这样的信息。

富含 CO 的 1.2 万亿立方米工业尾气,什么是富含?

电炉制磷尾气中,CO 含量高达 85~95%;
电石炉炉气中,含 CO70~90%;
钢铁纯氧顶吹炉气中,含 CO70% 左右;
小合成氨铜洗再生气中,含 CO75% 左右 [[2]]();

这里的富含,不给你预估高了,至少 75% 要有吧?

按照 75% 来算,1.2 万亿立方米工业尾气,含有的 CO 正好是 9000 亿立方米。

标准大气压下的质量是 11.25 亿吨,其中含碳量 4.82 亿吨。

而它产生的乙醇 1 亿吨(9000 万吨)左右,乙醇梭菌蛋白 1000 万吨。

乙醇碳含量 52.2%,蛋白质的碳含量一般是 50%~55%。

也就是说,可利用产物里面,含碳量大约是 5000 万吨左右。

转换过程中,没有其它的 C 源,符合 C 守恒。

可得转化率(或利用率)为:0.54.82×100%=10.37%

也就是说,在乙醇梭菌蛋白生产过程中,多达 90% 的尾气实际都没有利用上。通稿对于这些内容没有任何的信息,恐怕对于这 90% 的尾气,也没有回收利用的能力。

一味的质疑而不求证是不应该的,为了探寻这 10% 利用率的真相,回答完问题的几小时后,我查询了相关的文献 [[3]]()。

发现,乙醇梭菌进行最关键的乙醇发酵过程中,有个乙酸的中间合成过程,主要是以下两个反应过程:

按照 1 式子,碳利用率 50%。

按照 2 式,碳利用率 33.3%。

而在合成过程中,转化率也完全达不到 100%,较好的时候,能差不多有 50% 的转化率,较差的时候只有 10%~20%。

所以,首钢进行工业化利用的时候,一氧化碳尾气的最终转化有机物的利用率在 10%~20% 是合理的。

所以,通过通稿计算出来的 10.37% 的数据,是没有任何的问题的。

蛋白质是在乙醇发酵的基础上产生的,利用率主要受到 CO→CH3COOH 的影响。

当然,我前面「转化率」的措辞并不准确,应该是 CO 中 C 的总利用率。

这个技术哪怕发展到天花板上,一氧化碳的尾气的碳中和率也只有 50%。

《科技日报》的通稿中,2.5 亿吨碳的减排,则是类似于这样计算出来的:

据测算,利用钢铁工业尾气每生产 1 吨燃料乙醇可实现二氧化碳减排 1.9 吨,燃料乙醇产品应用到汽油中还可实现二氧化碳二次减排 1.5 吨,综合二氧化碳减排量为 3.4 吨 / 吨乙醇 [[4]]()。

且不说,是否有重复计算的嫌疑(本质上,如果乙醇年产量不变的情况下,转化出来的乙醇是替代了原来的乙醇,并不会改变最终的乙醇排放量。除非你产生多少乙醇,就完全让中国总产量多出来多少。但你产能多了,挤占了市场,可能其它厂家没人买,产能就少了)。

其次,哪怕按照 1 吨乙醇减排 3.4 吨(蛋白质我们等效来看待),5000 万吨减排的也是 1.7 亿吨,根本达不到 2.5 亿吨。但如果再加上引进 2800 万吨大豆 ×2,就接近 2.5 亿吨的数据了。

反正不知道数据如何来的,就不根据这个猜测继续分析了。

最关键的是,最后作者竟然扯出了节省耕地 10 亿亩。

中国总共才 20 亿亩左右的耕地,你直接节省个 10 亿亩?

吹牛也不是这样吹的。

这个 10 亩他怎么算出来的?我只能想到他可能的 3 种天马行空的方式:

1、2800 万吨大豆 ÷300 斤,本来结果 1.87 亿吨,但是他把斤弄错成公斤,理应算成了 1 亿左右,但数量级又搞错了,所以弄成 10 亿亩。

2、不是可减少 2.5 亿吨二氧化碳排放嘛,里面含碳 0.68 亿吨左右,相当于 1.2 亿吨的蛋白质,又相当于 4 亿吨的大豆。按照前文一斤大豆剩两分碳的逻辑,再减一半 2 亿吨。这不出,再除以大豆的亩产,这不就和 10 亿亩耕地相当了吗。

3、减少 2.5 亿吨二氧化碳排放,转算出相当于 1.5 亿吨作用的一氧化碳,这一氧化碳当成大豆的重量的话,差不多就是 10 一亩耕地。

那么,你们觉得作者是按照哪一种方式计算的呢?

或许你们能帮忙想出一个比较合理的计算方式,圆一圆最后这一句话的逻辑呢。

1000 万吨仅仅只能喂鱼的单细胞蛋白质,何德何能替代中国一半的耕地?


至于重大意义,10% 的转化率,靠它解决碳中和不要想了。

如果能解决单细胞蛋白的毒理作用,并降低生产成本,那的确能改变些什么。

毕竟,乙醇和蛋白质差不多一亿吨的总产能,每年能有几千亿元的产值,而中国白酒每年的销售总额也是几千亿元。

即便不能达到 100% 尾气利用,但哪怕利用 50%,以后也是一个大市场了。

未来有望产生一两个世界五百强,并出现一个大板块,用相关的概念不断割韭菜。

第一个想飞的是谁,不用多说了。

参考

  1. 0 首钢朗泽获中国第一张饲料原料新产品证书
  2. 0 朱文章. 工业废气中一氧化碳的利用 [J]. 江苏化工, 1[1] 朱文章. 工业废气中一氧化碳的利用[J]. 江苏化工, 1980(02):42-49.980(02):42-49.
  3. 0 徐惠娟. 合成气发酵梭菌 C.autoethanogenum 的生长特性与 CO 发酵性能 [J]. 华南理工大学学报 (自然科学版), 2014(42):136-142.
  4. 0 工业尾气制乙醇 钢铁减排有新招



知乎用户 瞻云​​ 发表

挠头,我觉得吧,这个研究的核心不是合成途径而是大规模生产

做发酵讲真有一大半时间在找菌种,另一大半时间在改造菌种,生产过程还要严格处理废水以防被竞争对手偷走菌株。我遇到过一做发酵的老师戏说自己就是 “掏大粪” 的,科研成果就是从地沟油里选菌株做发酵 www。

微生物这东西吧就很神奇,几乎啥环境下都能找到能利用奇奇怪怪物质为生的微生物,所以什么能利用一氧化碳的微生物也是存在的。而题目这个也不算什么新鲜事了,这类菌株 1994 年就发现了,往后一直有人在做菌株的研究和改造,这次的课题组也是用的自己改造后的能快速合成蛋白的菌株,而不是发现了新菌株。

而且所谓的合成的蛋白,实际上是生物生长必然要生产的蛋白,而将这种利用微生物进行生产蛋白的产业也被叫做菌体蛋白产业。菌体蛋白蛋白质含量高,氨基酸组分齐全,是很优质的饲料蛋白。国内外一直有学者在推动相关研究,让乙醇梭菌蛋白生产形成产业化,制造优质饲料。而此次这个研究的关键点就在万吨级,而不是能合成蛋白了。

这个其实很好理解。产业化需求量大,而生物发酵的问题其中之一就是发酵环境要求高。比如发酵环境绝对清洁、没有杂菌污染、菌株活力问题、产物是否有毒性作用等等。像这个乙醇梭菌蛋白的原料是尾气,而尾气成分是很复杂的,而这类菌株基本都是极端厌氧菌种,你尾气原料要怎么处理、怎么保证发酵罐无菌 / 抑制杂菌,这都是问题。还有这个研究里乙醇梭菌我们要用的蛋白,而不是主产物乙醇,一定浓度的乙醇对菌株的生长还是有影响的。另外,扩大规模生产往往又会出现延长期增长、罐体放大后菌株与原料接触下降导致产能下降、长期发酵菌株活力下降等等。从实验室到工业生产这一过程不是简单的几何比例放大,要考虑的东西太多了。很多研究都是实验室看着好看,一到实战就拉跨。所以这次这个消息的关键点还是实现了工业规模的生产。

总之,利用菌体蛋白不是什么新鲜事,人类已经利用了不知道多少微生物的菌体蛋。这个研究的真正价值是给这个产业打下基础,利用生物发酵进行工业化生产优质饲料蛋白还是比较新的产业。这也是为什么是饲料所的人出来做报告,现在很多能搜到的研究乙醇梭菌蛋白进饲料的都是他们做得。虽然国外也一直有推进相关产业,但似乎也还处于 ppt 状态,国内现在一下就已经实现一定规模的量产,可喜可贺可喜可贺。

知乎用户 佐仓绫音 发表

补充:

什么时候菌体本身也算蛋白合成了?

上世纪的概念什么时候成为二十一世纪突破性进展了?

单细胞蛋白_百度百科中国生物工程学会人人肚子里都有生产优质蛋白的细菌?神奇不仅于此


额 …… 看新闻标题吓一跳

看了内容才恍然大悟,原来是生物发酵,那没事了

但新闻标题不应该这么起,按照这个标题的逻辑

牛吃草生产牛奶算不算合成?

植物光合作用,利用二氧化碳和水以及光生产氧气和淀粉就可以是

” 科学家实现二氧化碳合成淀粉新技术,已形成万亿吨产能

(每年粮食产量多少,光合作用转化成粮食的比例就有多少,当然加上非粮食作物那就更多了

或者,” 科学家实现太阳能固定新技术,清洁能源已成为现实

(植物合成淀粉,然后发酵成乙醇……

总之,为了哗众取宠而省略关键词千万不能形成一种风气。这项技术的核心是微生物发酵,团队筛选出相关快速反应的菌株,仅此而已

类似的,

利用工农业肥料生产高附加值产品是一种很好的思路,而且例子有很多,

比如,利用动物排泄物,有机垃圾生产甲烷

“重磅!科学家实现变废为宝新技术,利用有机垃圾生产清洁能源!”

比如利用生物质生产蘑菇,乙醇

等等


知乎用户 漆黑的师兄​​ 发表

补充一下资本方面的内容:

实现量产的企业,叫北京首钢朗泽新能源科技有限公司。

这种技术是工业煤气 (尾气) 发酵制燃料乙醇技术的副产品,而这家公司本来也是研发乙醇燃料的。

企查查显示,这家公司注册于 2011 年。

是由首钢总公司、朗泽科技香港公司、新西兰唐明集团三方共同出资组建的中外合资企业。

该公司在河北、宁夏、贵州都有分支子公司。

从时间线上看,正好成立于乙醇汽油推广期,燃料乙醇成为比较有前途的投资项目。不过当时投入燃料乙醇生产的,大多是通过非农作物来生产乙醇,直接发酵生产乙醇比较罕见。

知乎用户 诗与星空​​ 发表

我在万方上找到了一篇文章,2018 年的。

乙醇梭杆菌细胞:

呈杆状, 革兰氏染色阳性, 严格厌 氧生长, 兼性化能自养, 与环境隔离, 性状稳定, 对 氯霉素、青霉素、氨苄青霉素和四环素敏感 , 目前已经获得了比较完整的基因组序列, 无有毒基 因的报道

乙醇梭菌利用 CO 和二氧化碳 (CO2) 作为碳源生长, 发酵 CO 或者 CO2 和氢气 (H2 ) 生成乙醇或乙酸盐。

在生产工艺中以钢铁工业煤气 (转炉煤气、高炉煤气) 中的 CO 为碳源, 以氨水为氮源, 培养基由磷酸 H3PO4 、KOH、MgSO4 、FeSO4 及少量维生素(维生素 B1 、维生素 B2 、维生素 B5 、维生素 B6 、维生素 B12 、烟酸、叶酸及生物素) 组成,经气体预处理、发酵、蒸馏脱水、菌体分离、喷雾干燥及污水处理 5 个流程,最后得到乙醇等清洁能源及菌体蛋白。

我就想问问:能不能写出化学方程式???来,这位同学上黑板上写一下。

  • 蛋白质组成

乙醇梭菌在磷含量上较少,对于鱼类养殖很好。氨基酸组成成分上和鱼粉类似,但略有不同。

从上面照片上可以直观的看到,另外几种感兴趣的可以瞅瞅。

其中赖氨酸和含硫氨酸含量相对较高, 但精氨酸相对缺乏。蛋白质是鱼类最主要的营养和能量来源, 鱼类对蛋白质的需求实际是对必需氨基酸的需求

  • 文章

文章就是研究了这种蛋白如果替代了某些饲料,会不会对生物造成影响,以鱼为实验主体。

结论:饲料中添加 5% 乙醇梭菌蛋白替代 27.5% 的 豆粕可以有效提高饲料效率、增重率和特定生长 率, 降低血浆 TC、MDA 含量, 改善脂肪代谢和抗 氧化能力, 同时有利于肠道组织健康, 从而提高生长性能, 在此范围内使用安全有效

2018 年 10 月发的,文章中说:

由于乙醇梭菌蛋白 属于微生物发酵产品, 且乙醇梭杆菌尚未进入我 国饲料添加剂目录, 因此针对乙醇梭杆菌菌种的 生物安全性的全面评估需要进一步深入研究

今天是 2021 年 10 月的最后一天,3 年过去了。作为实验中所用的乙醇梭菌蛋白提供方北京首朗生物科技有限公司。

根据其公司官网消息(2021 年 9 月 15 日发的),产品:全新饲料蛋白产品乙醇梭菌蛋白(注册商标 “富渔樂”),已经拿到了农业农村部颁发的新产品证书,这是新中国成立以来首张饲料原料新产品证书。

还有诸如浙江大学研究黑鲷饲料中该蛋白替代鱼粉的作用和效果。

  • 第二篇

2021 年的 6 月份,农业科学院的一篇硕士论文则研究了对肉鸡的影响。这篇论文是建立在之前的研究大部分在水产养殖上(比如黑鲷、鲤鱼),这篇文章则研究了对于家禽的影响。

结论:乙醇梭菌蛋白主要通过降低料重比来提高生长性能,通过提高全净膛率、胸肌率、降低腹脂率提高屠宰性能;具有提高抗氧化能力的潜力,可提高肠道菌群多样性和有益菌的丰度,增加短链脂肪酸的浓度,建议在肉鸡日粮中添加乙醇梭菌蛋白的比例为 4%

  • 结语:

所以说这项技术早就有了,我猜测:

一方面是在优化相关技术,同时保证氨基酸含量的充分与平衡

另一方面是验证生物安全性,保证可以进入饲料中,这一点很重要,需要长期坚持跟踪。从知网上的文章也可以看到,很多研究在进行。

还有一项是:形成巨大产能。实验室进行实验很简单,但是如何形成大规模的生产应用还是花费精力要研究的。

目前看来都做到了。

为他们点赞!

[[1]]()[[2]]()[[3]]()

参考

  1. 0 魏洪城, 郁欢欢, 陈晓明, 晁伟, 邹方起, 陈沛, 郑银桦, 吴秀峰, 梁旭方, 薛敏. 乙醇梭菌蛋白替代豆粕对草鱼生长性能、血浆生化指标及肝胰脏和肠道组织病理的影响 [J]. 动物营养学报, 2018,30(10):4190-4201.
  2. 0 陈颖. 黑鲷饲料中乙醇梭菌蛋白部分替代鱼粉的应用效果研究 [D]. 浙江大学, 2020.
  3. 0 吴雨珊. 乙醇梭菌蛋白对颗粒饲料质量及肉鸡生长性能的影响研究 [D]. 中国农业科学院, 2021.



知乎用户 太阳有温度​ 发表

吓我一跳…… 以为人为从无到有工业化合成蛋白质实现了,还以为以后粮食都可以不种了,亩产万斤不是梦。

结果是生物发酵。

还不错啦,总之是科技取得了进步,但跟标题比起来,差距还是有点大。

知乎用户 甲鱼不是龟 发表

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)。

如果能达到这个指标,能不能改变世界局势我不知道,但肯定能改变世界农业格局和农业史。

所以现在要关注的就是,什么时候、怎么样从万吨级产能扩张到千万吨级产能。

知乎用户 世界树的影子 发表

大家都没说到重点。它的重大特点是用一氧化碳和氨,通过生物合成为蛋白质和乙醇。

一氧化碳和氨都是无机物,无机物合成为有机物,并且还能批量生产。自然界中无机物合成有机物得走光合作用,但是太阳光的能量密度太低,制约了大规模使用。但是一氧化碳就可以人为制造高浓度和立体使用,方便降低工业成本,为有机物工厂化生产提供了便利。

所以重点在于它是利用一氧化碳作为能源,而非太阳光。

它作为一种菌种,既然可以生产蛋白质,当然也可以生产糖和脂类。

所以说人类即将打开工业化规模生产。

知乎用户 hellotojinge 发表

今天忙活了一天,看到

[@李雷]()

发给我这个问题链接的时候脑子已经木了。

就这么说呢。。。这不是就是合成生物学的,基础操作?

这里边所谓的宣传语 “不与人争粮、不与粮争地”,这不就是工业发酵的合成生物学的基操吗?

现在发酵工业都能生产啥?别说这种饲料级别的蛋白质,胰岛素,青蒿素,甚至许多中药成分,比如甘草次酸,人参皂苷这些复杂大分子都能合成。不与人争地正是整个发酵工程中一个核心优势。我们以前依靠动植物获取的物质,都可以尝试用微生物来生产。

那么在来说这次上新闻的从一氧化碳到蛋白质。

新闻的第一句就把我干迷惑了。

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。

大家从逻辑上判断下这句,首次实现 xx,一定是非常重大的实验突破,比如我们前段时间刚刚见过的从二氧化碳到淀粉。当时我们就说这是技术性的突破,从 0 到 1,虽然前路艰难,但是未来光明。

但这个呢?首次实现,马上就万吨级工业产能了?刚在实验室里研究出相对论,转身就可以人造黑洞了?中间好歹都不过度一下的吗?

尤其是最具有迷惑性的这句,“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。

按着这句的说法,我真的以为他们用非生物手段人工大规模的生产蛋白质了。

然后这张配图,又把我拉回了现实世界。还是生物发酵,还是合成生物学的老路子。

那么说,这个项目就是胡吹了吗?也并不尽然。他们还是有自己的突破,但这个突破绝不是某些人吹的从 0 到 1,吹的什么人工合成蛋白质。而是这句。

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

也就是说他们改良了乙醇梭菌产生蛋白质的生产效率,这里边可能是通过菌类的基因优化,比如定向进化或者什么其他的路子,总之人家提高了这个生产效率,这点确实牛。

这个效率有多重要呢?比如我前边的说的发酵工程里的代表青蒿素,用合成生物学的手段生产青蒿素,把青蒿素的成本压缩到了之前的十分之一,可以说是合成生物学的一个总挂在嘴边的胜利,都是说我一个工厂能顶你几万亩的产量一类的。

然而这事情后来被反转了。

上海交通大学农业与生物学院的唐克轩教授领衔的研究团队,在采用代谢工程策略培育高含量青蒿素青蒿及产业化研究领域取得了重大突破,其最新培育的青蒿具有抗除草剂、可在盐碱地种植等特点,青蒿素的生产成本可降低到 1000 元 / 公斤。听说通过这种代谢工程搞出来的青蒿素已经在市场上击败了 keasling 搞出来的发酵工程生产的青蒿素。所以植物合成生物学的大佬们也是真猛啊。但不管怎么说还是合成生物学的胜利。

顺手查了下北京首朗生物科技有限公司关于这个技术的资料:

北京首朗生物科技有限公司企业标准
乙醇梭菌蛋白 Clostridium autoethanogenum protein
2018-08-06 发布 2018-08-18 实施
北京首朗生物科技有限公司
发布 Q/SJ Q Q/SJ SLB001—2018 I
前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第 1 部分:标准的结构和编写》给出的规则起草。 本标准由北京首朗生物科技有限公司提出并起草。
本标准主要起草人:王晓东、晁伟、莫志朋、范义文、夏楠、邹方起、张春悦。
Q Q/SJ SLB001—2018 1
乙醇梭菌蛋白
1 范围 本标准规定了乙醇梭菌蛋白的质量要求、试验方法、检验规则、判定规则和标签、包装、运输、贮存。
本标准适用于本公司生产的以乙醇梭菌(Clostridiumautoethanogenum)为发酵菌种,利用含一氧化碳气体为原料,进行液态发酵,离心分离浓缩、喷雾干燥而获得的乙醇梭菌蛋白产品

所以最后一句话就说明了他们这个流程的核心内容。而且,18 年都制定出工业化标准了,说明更早这个技术就成熟应用了。

那么为什么选择近期,又搞这么大一波宣传,还非要蹭二氧化碳合成淀粉的热度呢?

我大概猜测的原因在这里。

农业农村部公告第 465 号:

根据《饲料和饲料添加剂管理条例》《新饲料和新饲料添加剂管理办法》,批准北京首朗生物科技有限公司申请的乙醇梭菌蛋白为新饲料;常茂生物化学工程股份有限公司、上海医学生命科学研究中心有限公司联合申请的吡咯并喹啉醌二钠为新饲料添加剂,并准许在中华人民共和国境内生产、经营和使用,核发饲料和饲料添加剂新产品证书(新产品目录见附件 1),同时发布产品标准(含说明书和标签)(见附件 2、3)。产品标准、说明书和标签自发布之日起执行。产品的监测期自发布之日至 2026 年 8 月底,生产企业应当收集产品的质量稳定性及其对动物产品质量安全的影响等信息,监测期结束后向我部报告。

今年 8 月 27 日,农业农村部批准了北京首朗生物科技有限公司申请的乙醇梭菌蛋白为新饲料,也就是,他们搞了多年的研究,搞了这么多的厂子,爆了这么多的产能,终于,能卖钱了。

那还不赶紧宣传一波?

最后说一句,科技转化为产业这是一个必然的趋势,赚钱并不可耻反而值得欢呼,本身这个技术也确实是算一个突破。但,别请不要夸大宣传,也别 tree new bee,照实说就挺好的,不是吗?科研工作者的严谨精神都跑到哪里去了?

知乎用户 极萨学院冷哲​​ 发表

最后,我们到人造蛋白质车间去观察。那里,又完全是另外一种景象:在宽敞的车间里,竖立着一排排碉堡似的圆柱形大罐子。罐子上有一个个小窗子,我透过小窗子的玻璃,看到里头是牛奶一样的白色东西。
“这罐子里在做什么食品?” 我问杨老师。
“在制造人造蛋白质呀!”
“怎么,不用叶绿素?”
“它跟人造淀粉的制造方法不同。人造蛋白质是用石蜡作原料。石蜡是从石油中提炼出来的──我们中国的石油中含有很多石蜡。石蜡放进这罐子里,再放进一种叫做‘吃蜡菌’的微生物。这些微生物把石蜡当成食物,大吃特吃起来。它们吸收了石蜡,变成身体中的蛋白质。成吨成吨的石蜡倒进罐子里,没多久就全被吃光。‘吃蜡菌’越吃越胖,不断繁殖,变得越来越多。把这些‘吃蜡菌’捣成酱就成了人造肉──人造蛋白质了。”
“原来,人造肉是用石蜡做成的,这肉可真称得上是‘腊肉’了!” 我开玩笑地说道。
在人造蛋白质车间,我看到成桶成桶的人造肉酱、一个个像西瓜那么大的人造蛋、大桶大桶的人造牛奶和成盒成盒的人造蛋糕。

节选自叶永烈《小灵通漫游未来》“魔术般的工厂”(1961 年)

知乎用户 Richard Xu​​ 发表

人工合成淀粉,是合成生物学,是从 0 到 1

一氧化碳到蛋白质这个工作,是发酵工程,是从 1 到 10

第一个工作是科学进步

第二个工作是工程进步

当然这个报道方式有点标题党… 本质上就是改造了一个能吃一氧化碳的天然微生物,提高了生产效率

这个工作最大的意义在于,也许能卖钱,也许有利于碳中和

知乎用户 郭昊天​ 发表

谁控制了粮食,谁就控制了人类。

所谓,城市立体农场或粮食生产科技突破前,不要想出门布武的事。

ABCD 四大粮商,垄断 80% 国际粮食贸易,三美一法,阿尔斯通可见未来事。

美朝东亚三生产行省,粮食自给不足三成,农田已基本不能复原。

一旦封锁断航,华尔街动动手指,炒疯粮食期货。

储备粮烧完,7000 万人口的饥荒,怎么抗,谁来抗?借何人的头,挥泪斩一把图哈切夫斯基?

世界是物质的,不要和物质作对,英国人信主不信人,爱尔兰大饥荒,一战后背刺炙手可热的大英帝国,间接导致张伯伦上台和港口换军舰。

而若是硬借城市居民的肚子惠百里之外的的人命,真让市民吃窝头啃咸菜,勿忘立本天命是菜篮子,吃饱饭,有肉吃……

知乎用户 赤羽白鸦​ 发表

看了一圈没有答案往重点上写,简单谈一下:这不是一条科技新闻,这是一条政经新闻。

饲料里的蛋白质过去主要是来自豆粕这些东西,大豆大家都知道,虽然不是什么买不起的东西,但我国本国产量是很不够的,长期依赖大量进口。

中美打贸易战,美国拿关税制裁中国,中国要报复就主要考虑农产品,其中大豆就是一大类。问题是大豆缺口又确实很大,制裁美国还要满足国内需求,这就是个矛盾。

估计这几年科研院所就领了任务了,如何降低大豆进口依赖。豆粕属于动物饲料的常规蛋白源,那就要开发成本可以接受的非常规蛋白质来源,微生物蛋白就属于所谓非常规蛋白质源。

非常规蛋白质源我国是不缺的,每年几亿吨。但非常规蛋白质源要利用很不容易,比如动物、农作物加工副产品、厨余等,前者是有季节性的,来源在时空上不稳定,后者则成分比较复杂,处理成本很高。总之又要供给稳定,成分又要相对纯粹,综合起来考虑就扩大大豆种植和发酵比较靠谱。

扩大大豆种植就不说了,发酵有个问题,就是成本,微生物需要投喂碳源、氮源这些东西。这不像植物,植物自己是有固碳能力的,豆科植物还天然和微生物配合固氮。那就只能用一些能利用廉价碳源的微生物来优化一下种质。最终就是选了可以利用一氧化碳的细菌选育了高产株,然后中试,最后上大型发酵产线。

所以这个事儿从科学进步的角度意义不大,优化一种微生物让其生长速度加快,固碳效率提高不需要什么高深的黑科技,这是生物工程专业的本职范畴。世界上有各种能利用特殊碳源的微生物,如果豆粕这类植物蛋白源的来源充足,没有人会想大规模培养这些细菌拿来喂猪。实际上我也想了解这种蛋白源与豆粕这类常规蛋白源比优势几何?

但是中国现在处于一个特殊的国际情势下,既有贸易战压力,又面临疫情,明显国家在为脱钩的可能性进行积极准备,于是就有了这样的项目,应该是这几年保障粮食安全措施的一环。当然在宣传的时候给了一个比较刁钻的说法,让人看标题感觉是搞了某种引领人类文明的黑科技,但内行看来不得不说还是很令人有一种 “新冷战” 山雨欲来的感觉。

知乎用户 Corbicula​ 发表

按照目前得数据做个估算,大致上 9 万吨乙醇对应的蛋白质产量为万吨规模。正好是首钢的废气处理能力。如果是提供 360 万吨乙醇作为燃料添加剂,大致对应 4000 万吨乙醇汽油。同时产蛋白质 40 万吨,可以代替 112 万吨大豆,同时节约乙醇发酵生物质在近 1000 万吨。


要多个角度联合起来看。

重点还是这是一种可以获取大量燃料乙醇,并降低钢铁等重化工业一氧化碳排放的技术。同时提供了一种合适的生物制品节约蛋白制品使用。

配合正在推进中的生物质燃料乙醇逐步退出的政策,可以说来的刚刚好。

我们每年需要接近 2000 万吨燃料乙醇。需要 5000 万吨生物质才能发酵出来。用这个方法一方面节约了制乙醇的生物质,一方面对蛋白质类有了替代。

至于这个蛋白质以后可以变成什么样子。这个我们说不好。

万一可以进化成我们儿时吃的各类大豆蛋白食物,岂不是很香?

[

鸽鸽手撕素肉 500g 豆干零食豆制品人造肉大豆拉丝蛋白麻

天猫

¥17.80

去购买​

领红包

最高领 8888 元超级红包

](https://s.click.taobao.com/t?e=m%3D2%26s%3DyKHVWPudyPlw4vFB6t2Z2ueEDrYVVa64yK8Cckff7TVRAdhuF14FMay9WwQ7A%2FXwRitN3%2FurF3y5Mg5VSXWPF8G2586fzS2F1c5TtzqohDZxSWbfFq%2FfGZzTYA%2Fc%2BpefrJIA8HPlsdzb8KUy1rlIsYNcIVRMfZqgv9fZU%2FVP5nELZMqoQW%2BfuB6GmlJyRiVT2Ri9Bm4jDHc5PmCQ0DIT8PqoxbUum0JX%2BATY%2F02RAz50p7UcknLAGAX79RjRDnIE%2FrUyAoK7NXchej0elr9%2BPmj4jyyytUOpRORObejl4o5OhzW9tBlUqMYOae24fhW0&unid=1IfpHafyFHi0&union_lens=lensId:TAPI@1635696671@2127f9b9_0b3f_17cd71e7c13_cece@01)

知乎用户 某食肉动物 发表

虽然本质还是古菌类发酵,但是这就是一切的开始,再搞点高效发酵菌,实现氨基酸类转变用于养殖。然后工业废水和养殖出来的废水在拿去养殖微藻,微澡再提供淀粉多糖和别的必须氨基酸。

这自然生产环节算是让我们玩明白了。

未来可以研究研究古菌蓝藻这些,还有一堆可以挖掘的呢。

这样的微型生态循环系,就差只需要一点氘或者氦 3 就能提供大量高能辐射的动力源彻底成功了(狗头)

知乎用户 盖德视界​ 发表

放大到工业级就要考虑个成本问题,

比方说和秸秆水解发酵比哪个成本低。

知乎用户 2-20 滑膛枪等 96 人​ 发表

研习人生路 起路:养生!新货来了!双十一乐力抗幽益生菌罗伊氏乳杆菌,养生必先养胃

知乎用户 研习人生路 起路​ 发表

一氧化碳到蛋白质的合成实现,会将影响国家粮食安全的重大风险彻底抹除,也能提升我国饲料用蛋白质自我保障能力。

知乎用户 jsj 发表

“赢麻” 党、“感恩” 党还有三分钟到达战场

话说是不是美元贬值太快了,感觉 10 年左右经费还能请些供应商润色润色文案,PS 些画,来个图文并茂,如今只能颠来倒去 “赢麻”“感恩”[飙泪笑],就不能换换花样吗

知乎用户 张小浩 发表

这次跟二氧化碳合成淀粉不一样

二氧化碳合成淀粉虽然要进行酶筛选,但可以看做是化学合成

一氧化碳到蛋白质(蛋白质只是产物之一,整个工艺的产物还有乙醇和甲烷),用的是乙醇梭菌生物发酵

另外二氧化碳合成淀粉做的是 0-1 的科学突破,1-100 的商业量产还远的很

而一氧化碳到蛋白质早就解决了了 0-1 的问题,国内外很多机构都在进行实验室和中试阶段的研究

按首钢集团的说法,他们经过 6 年的研发,开发新工艺,在工业化阶段走在前列

负责单位首钢朗泽,由首钢总公司、朗泽科技香港(美国)公司、新西兰唐明集团三方共同出资组建的中外合资企业,发酵菌株来自用的是美国朗泽科技

有一种吉利和沃尔沃的感觉

目前产量还比较低,期待以后能扩产,前面说了这个项目蛋白是产物之一,还有乙醇和甲烷

其实这项目本身是工业废气制新能源,也就是细菌吸收工业废气代谢出乙醇,蛋白是副产物

实际上这么说只是宣传上好听,一氧化碳说是废气,但本身也是一种能源,不是二氧化碳那种废气,所以应该算把气体能源转化为更容易存储和使用的液体能源,叫能源转化更合适

但细菌发酵,会产生大量菌体,细菌中有大量蛋白质,差不多每产生 6 吨乙醇就能产 1 吨蛋白,蛋白也不能浪费了,所以顺手做了个饲料,其他做生物发酵的也可以试试这个思路,比如秸秆发酵后的菌体蛋白,到时候标题就是 “秸秆也能当粮食,xx 首次实现秸秆制蛋白”

甲烷是发酵废水处理产生的,发酵废水里有很多有机物,所以产生甲烷(参考下水道产生沼气)

这些年无机碳制乙醇很火,生物合成和化学合成都有,项目也特别多,但始终没有哪一个能真正大规模量产,现在多一条路径不是坏事,说不定能有什么新发现

相比这个我其实更看好二氧化碳生物发酵制新能源,比如中科院做过的藻类制油

首钢的这个项目,乙醇,甲烷的能量来自一氧化碳,一氧化碳能量来自工业原料,还是石油煤炭这些东西,所以没有解决根本问题

而二氧化碳生物发酵能量来自太阳能,原理上就高一级

农业部在今年 9 月初批准该蛋白作为饲料,不知道为什么现在才宣传

知乎用户 FHFFF 发表

这当然是技术进步,但是很可惜地,又是一次技术进步被不懂行的记者瞎吹(主要指节省 10 亿亩耕地、减少几千万吨大豆进口)的典型案例:

关于碳中和问题:

这个技术可以利用高炉废气的一氧化碳和二氧化碳生产蛋白,实现了变废为宝(农业农村部也批准了其产品的饲料应用)。这是毋庸置疑的,来源见下面链接。而且由于产物直接是高含量的粗蛋白,按氮含量来算,同等的蛋白摄入量,单细胞蛋白(也就是细菌发酵产生的蛋白)可以比豆粕添加量更少。不过,有人翻他们的专利和期刊文章,发现其中某些必需氨基酸的含量偏低,这就额外需要添加了(又是一笔钱)。

然后这里还要指出,其实这一工艺的主产品是工业乙醇

http://www.chinafeed.org.cn/gkcx/gg/202109/P020210903610782647605.pdf

但是,由于气体运输的成本和技术问题,这种固碳饲料工厂几乎一定要紧靠着原料气的来源。所以报道中说的 “如果能在我国所有的钢铁企业、煤电厂、石化企业和煤炭加工厂应用”,还需要很长一段时间才能初步推广(更何况首钢和朗泽肯定会拿这个赚钱嘛)。

而且,发酵过程中,一氧化碳和二氧化碳的利用率到底多高,由于没有发表期刊文章,我们也不得而知。

当然,即使排出气体中仍然含有较高浓度的一氧化碳,也可以拿来烧(总不能直接排放不是?一氧化碳和二氧化碳还不一样,它直接就是一种大气污染物了)。

关于所谓菌种专利的问题:

第一,菌种信息列出 DSM,是说明其遗传学背景,即该菌种是可以在第三方机构获得的、来历清楚的,而非某实验室自行分离鉴定的;

第二,DSM 是德国的菌种保存机构,该菌种是比利时某大学分离并保存的;

第三,根据国际专利法的一般原则,天然获得的菌种不得被申请为专利,DSM 也没有对该保存物声明专利(但首钢朗泽进行生物工程改造的菌种是可以申请专利的);

第四,正常的微生物实验室都有微生物传代的能力。真撕破脸了,搞菌种复原和保存又不是不会。

https://www.dsmz.de/collection/catalogue/details/culture/DSM-10061

知乎用户 Gourd Wang 发表

据人民日报消息,中国农业科学院饲料研究所 10 月 30 日发布,我国在国际上首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成,已经形成万吨级的工业生产能力,获得首个饲料和饲料添加剂新产品证书。

知乎用户 西部决策网 D 视频​ 发表

我国首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成,是我国在工业化生产方面取得又一大突破,以后我国在进口玉米和大豆方面,将不再受任何国家卡脖子了。

知乎用户 与时俱进 发表

看了图解以后有点标题党…… 核心还是生物方法的…… 不过意义还是很大的。我国饲用蛋白来源主要依靠进口大豆,不划算,而且受制于人。

知乎用户 勃列日涅夫​ 发表

本身是单步骤发酵合成,不算多创新,只是工程技术改进。

原料→厌氧菌发酵→产物分离。

产乙醇梭菌,这东西就是吃下去一氧化碳 + 氢气,以及从氨水中吸收氨,代谢过程吐出来乙醇,同时自己长肉,长出来的就是蛋白质。

一氧化碳到蛋白质,本身是自然界天然存在的微生物代谢。其实就这一步反应。主要创新点是菌种的改良。菌种本身,产乙醇梭菌的发现、研究、基因测序,都已经有前人完成了。只是加以改良,让它吃的更快,长肉长得更快,从而更好的规模化生产。这个转换本身还是天然存在的。

二氧化碳合成淀粉牛逼的地方在于,自然界需要 60 步反应,自然界是没有捷径的。我国科学家完全跳出自然界的这个框架,用 非常规的、非自然循环的产物合成步骤嫁接,通过仅仅 11 步,实现了有较高产率的直接合成。

产乙醇梭菌,其实利用废气废液效率并不咋样。倒是干脆直接 煤炭合成水煤气,可以很好的提供原料。作为饲料生产是个不错的选择。美帝有几个本来做玉米乙醇的公司,想转型做这个煤炭 - 发酵 - 乙醇,结果自己被环保牌打死了。

如果要上太空的话,我青睐 甲烷氧化菌(甲烷同化菌)蛋白路线。甲烷在太空中更丰富。吃甲烷,长蛋白质。是太空牧场的不二选择。

知乎用户 季退思 III 世​ 发表

二氧化碳合成淀粉看成是什么突破,可想而知这个也不是什么突破。

一氧化碳和氨作为原料生产氨基酸应该是早已经可以的,何必非要搞成更高级贵的蛋白质并且当做饲料用?不觉得奇怪吗?

为什么不做氨基酸利用做成蛋白质?这和二氧化碳搞成淀粉而不是做成葡萄糖是不是异曲同工?

还有,最关键的因素,成本问题,是不是一元货物花十元制造?这个应该不是通过微生物合成,而是养殖微生物?成本会很高吧?

知乎用户 懦弱的人 发表

我们最近各种搞食物啊,

先是二氧化碳搞淀粉,

再是一氧化碳搞蛋白质,

这一切很有可能说明,

我们的登月计划是不是有什么重大进展了?

知乎用户 是后天啊 发表

实现从一氧化碳到蛋白质的合成这一技术,对满足我国对饲用蛋白的需求确实具有非常重要的意义,如果能实现量产,将是真正的国之重器。

中国对饲用蛋白,尤其是大豆的需求一直在不断提高,但产量也一直有限。在 2017 年,进口大豆就占了中国大豆消费总额的 89%。

随着经济的发展,消费方式的变化、牲畜养殖的扩张等都增加了对豆粕的需求,推动了大豆消费和进口的大幅增加。

就大豆而言,美国的产量与中国的需求几乎是同步增长的。2017 年,进口大豆的 13 来自美国,美国大豆出口总值已经达到了 215 亿美元。在 2017 年和 2018 年,大豆占美国所有耕地收获面积的近 30%,从 2012 年到 2017 年,大豆几乎占了美国大宗农产品出口总额的 50%,而在 20 世纪初仅为 25%,1997 年时美国向中国出口的大豆才不到 10 亿美元。

直到 2018 年中美贸易战发生,美国对中国关税上调和实施贸易制裁后,中国对美国农产品也上调了关税,其中,对大豆的关税上调了 25%。

就在这一年,关税和其他两个因素的共同叠加,导致了美国对中国的大豆出口下降至 820 万公吨,比之前四年的平均数少约 2200 万公吨。一个是非洲猪瘟,第二个是发布的新动物饲料标准降低了粗蛋白水平(引用中国农业部的说法,新的标准可以使中国每年的大豆使用量减少 1400 万公吨)。

一般来说,相对于贸易主动权取决于买方时,情况会有更大的不确定性,甚至出现卖方卡脖子的情况。比如历史上的 1980 年,美国总统吉米 · 卡特(Jimmy Carter)就曾实行过粮食禁运,限制向苏联出口粮食。这就是因为当时美苏之间,粮食的贸易主动权在当时的美国(卖方)手上。

而在当下,气候的异常也在影响美国对中国的大豆出口。

从农业的角度来看,玉米和大豆是特别受干旱影响减产的两种主要作物。而且这两种作物都是世界上最大买家中国的关键粮食商品。所以当南美干旱、美国部分地区相继出现气候问题时,再加上中国需求增加,使得大豆出现了自 2013 年以来最紧张的供需形势,这导致全球大豆价格居高不下。2021 年 5 月,美国大豆期货价格触及 2012 年以来的最高水平,但随后回落,全年跌幅超过 6%。大豆作为一种农业资源,如果真的能够被这项技术取代,那必然能减少期货价格波动带给我们的风险。

知乎用户 香香瓜 发表

一氧化碳合成蛋白,二氧化碳合成淀粉,实现肉夹馍自由,​下一步是可控核聚变了​

知乎用户 学无涯​ 发表

显然是生物合成,不是化学合成。

意义还是很大的。

关键词实现了工业化生产蛋白。相比较的是农业生产蛋白。

对比数据就知道了,我国每年需要进口一亿吨大豆。而这个实现了万吨产能。

一亿吨大豆,你可知道需要多大种植面积,占用多少亩耕地吗,播种浇水施肥收割占用多少人力物力时间吗?

而这个通过细菌发酵,肯定占地面积很小,不需要严苛的种植条件,效率提高很多倍。

工业化生产蛋白,和纯农业生产蛋白,效率差得可不是一点两点。这就像从手工织布到织布机的跨越。

这是一大技术突破。

很多人理想化,其实真没必要,所有的科学研究都是为了效率更高,成本更低,污染更小,不是为了诺贝尔奖。一项技术优化,也会带来极大的生产力改变。

知乎用户 鑫 2050 发表

知乎用户 Dr.Bw 发表

能量既不会凭空出现,更不会凭空消失,只要施加的能量适当,物质之间当然能相互转化,问题在于施加的能量和可使用的能量是否具有差额,这种差额是否足够有价值。

知乎用户 中县干部 发表

合成淀粉、合成蛋白质,下一个课题,合成灵魂!

AI?算不算?

知乎用户 宝贝请转身 发表

首先感谢中国的科学家、企业家、工程师门的不懈努力,这个新闻里面首次合成其实并没有什么轰动,有好几个公司都可以在实验室完成,或者像前段时间发布的首次人工合成淀粉,都是在实验室完成的。关键重点是 “形成了万吨级工业产能”,这标志着从实验室走向了大工业生产,真正投入使用,能够造福人类。

掌握利用工业尾气发酵技术的有朗泽、Coskata、Ineos Bio 等,以尾气中的 CO、H2、少量 CO2 等为原料,利用特殊菌体的生物代谢反应,将 CO 等转化为乙醇、蛋白质等。但是他们都是仅限于实验室,在工业化的途中都遭遇滑铁卢,除了朗泽。朗泽也是在与宝钢合作失败后,再次与首钢合作成立北京首钢朗泽新能源科技有限公司,才真正实现了工业尾气生物发酵制乙醇、蛋白质,成为跨越死亡谷的唯一选手。新闻中提到的北京首朗生物技术有限公司北京首钢朗泽新能源科技有限公司的全资子公司。所以真正厉害的是,打通了中试到工业生产的道路,实现了商业化应用。

这种发酵技术主要利用工业尾气中的 CO。在现有的冶金、钢铁等工业应用中,高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气都含有 CO,同时还含有 CO2、H2、CH4 等多种其他气体,不好实现其他用途,往往采用直接燃烧的方式进行发电,存在利用效率低、碳排放量高的缺陷。而利用工业尾气发酵制蛋白质、乙醇的技术,展示了更高经济价值的利用,将无机碳直接转化为有机碳,实现碳的固定和 CO2 减排

通过工业尾气生产蛋白质,真正实现了 “不与人争粮,不与粮争地”,摆脱了传统的蛋白质生产方法,并成功的进入商业化应用。他们开发的 “富渔樂” 鱼蛋白饲料,蛋白质含量高达 80%,已经过层层审查,获得农业农村部颁发的我国首张饲料原料新产品证书,能够进行售卖、使用。说明这项技术已经完全可行了,剩下的就是把万吨级的工业产能继续放大,达到百万吨级

在现在的 “碳中和、碳达峰” 的时代背景下,无疑吸引了很多关注,对实现双碳目标也有一定贡献。期待我们国家能够将这项技术推广应用,改变传统的工业尾气利用模式,促进一氧化碳到蛋白质的转化生产。

知乎用户 大贝是我 发表

我只关心它在生物体内的消化率、氨基酸组合、这个产品的产能如何?能稳定工艺吗?价格如何?要走现金吗?产品里面有什么杂质?最大添加量能到多少?

如果一切都很合理的话,这个技术真心想给它点个赞

知乎用户 带带马克老师 发表

我们最近科技点爆发了吗,

前几天二氧化碳合成糖,

今天又有一氧化碳合成蛋白质,

震惊中。

知乎用户 心比天高命比纸薄 发表

不看好此技术,这个和二氧化碳合成淀粉道理一样,不宜推广,尤其是这类东西不宜推广到食品领域

知乎用户 花好月圆 发表

对于农业畜牧业以及粮食安全,这个突破毫无价值。

因为从氮气直接合成蛋白技术早就成熟,在很多年前已经在全世界应用,目前的产量是千万吨级的,参见:根瘤菌

在基础物理领域,这个突破可以改变世界。

因为蛋白质是含元素的,而一氧化碳只含元素,这个突破意味着我国已经掌握了元素转换技术,而且是批量的、工业化的转换,也就是说,我国已经拥有了可以大批生产元素的高能加速器、对撞机。

知乎用户 掰谎者 发表

这类新闻目的在于炒作,然后拿经费、评职称。虽然提振士气,但是没有实质改变。

这个不是化学合成,而是生物。即便成功,核心专利依然是美国朗泽 ,需要从美国进口菌并且支付专利费。也不要过度联想到从此中国就不再需要每年花费 500 亿从美国购买大豆了。

当然,进步总比不进步好,不管什么样子的进步,也不管什么样子的不进步。但,我们是中国人,不是印度人,不能一看到一些曙光,就觉得天下第一。

知乎用户 高飞 2021 发表

意义重大。

虽然原理和技术发明人并不是中国人,但是能够买断专利并且实现迅速规模化产业化也是很不错的结果了。

一个技术的产业化,实用化所花费的人力财力物力一点不比最早的实验室合成实现简单。

赵大佬说,作为草鱼饲料时,只能添加 5-10%,并以此认为这项技术有用但是不是特别有用。但是实际上,大豆中蛋白质含量只有 40%,但这也几乎是作物里的顶峰了。哪怕饲料全部使用大豆,添加 10% 的合成蛋白,节约 2.5 倍重量的大豆,也相当于 25% 的饲料总重量了。何况在畜牧业中,将稻糠,菜叶和作为精饲料的大豆混用,才是常态,这时,合成蛋白的价值就更高了。

此外,合成蛋白造成的问题,我不太懂,但是有几点猜测:1、蛋白质生产时附带了一定的毒素。如果这样完全可以提纯获得,如果不方便提纯,也可以水解成氨基酸后提纯。2、氨基酸 / 蛋白质种类不均衡,如果是这种情况或许可以依靠其他路径获得的蛋白质补充。3、缺少微量元素或某些维生素。这是最简单的情况,直接添加即可。

此外,我还有一个想法,猪羊牛鸡鸭等常见家畜作为较为高级的哺乳动物,也有更大的体型,我个人感觉对于饲料的承受能力应该是高于鱼类的,突破 10% 应该问题不大。还有就是实在不行也可以饲养虫子,用虫子来饲养鸡鸭。只要无机的能量较为高效地输入进了生物质的循环中,那肯定可以找到合适的去处。更何况在这个反应中还可以获得乙醇这种相对一氧化碳更容易运输的工业产品,从这个角度来考虑其实都是划算的。

虽然这个技术现在还有弊端,但是应该会改变世界,或许可以让每个中国人餐桌上一年多上几斤、几十斤的肉。

知乎用户 一言​ 发表

兔子的目标原来真的是星辰大海!

和前段时间这些新闻连起来看:

我国科学家突破二氧化碳人工合成淀粉技术,这一突破对当下及未来会产生哪些影响?如何看待 2030 年之前,我国将在月球南极建设一个科研站基本型?需攻克哪些技术难关?

从 CO2 合成淀粉,从 CO 合成蛋白质,这些技术的突破都出现在当今的中国!

当这些技术成果成熟化,产业化,小型化以后,结合中国的能源技术,空间探索技术,建立月球基地,甚至火星基地,都离我们越来越近了!

人类真的有可能在我们这一代成为星际文明!

马斯克同志可要加油啦~


关于这一项目的具体技术细节和现实意义,泠姐的答案写的很详细了

[@赵泠]()

不知道泠姐介不介意关注俺一下,俺也想参与评论区的讨论 ●v●

知乎用户 星辰大海的背后 发表

个人认为,这是我国具有革命性的工业成果,注意是工业成活

是的,革命性,无论是作为目前相当多二氧化碳处理技术的下游产业还是处理工业废弃我还是相当震惊工艺可以直接使用工业废气。

目前相当多的二氧化碳还原技术最终成果都受限于一氧化碳,尤其是光催化还原和人工光合作用中受动力学因素所限我们得到的大多数产物缺乏选择性。

在过去我们一直致力于实现高选择性,但带来的结果是超高实验条件,超高气体纯度,以及极低的催化反应速率。但目前如果我们将目标直接定为一氧化碳,从动力学角度我们的还原速率可以在目前基础上直接快上 1 到 2 个数量级。同时借助降低的还原电势我们可以投入新催化剂是指数级别的。

当然仅仅是作为固碳手段,也是目前处理气废的革命性工业成果。别瞧不起工业化生物工程至于说人工固碳,无论是之前有机全合成,光催化还是电化学法,40 年来有啥能走出实验室的吗?

知乎用户 蒸笼里的小笼包 发表

是不是每天两条蛋白棒的日子快要来乐…..

知乎用户 守日人 发表

看来首钢老工人的吐槽果然十分准确 “咱首钢除了炼钢不行,搞别的都行”

知乎用户 samhrc​ 发表

發酵的,散了~ 散了~

知乎用户 Ethan Tsoi 发表

氨基转移反应广泛存在于生物体内,把无机氨转化为氨基或者反过来将氨基酸里的氨基转化为无机氨。既然我们已经实现了从二氧化碳到淀粉,再搞个一氧化碳到蛋白质自然不稀奇。能间隔这么小搞出来,说明有许多课题组在从事用简单无机物合成生物主要营养物质的工作。

知乎用户 六只正在飞的羊 发表

这玩意出现多少年了都。

现在就着上次中科院的新闻,也蹭一波热度?没必要吧?

实际意义比那个可强不少。

知乎用户 gramtech 发表

不管是突破还是炒作,我都劝各位媒体朋友积点德,不要动不动就赢麻,真别再骗孩子去学生化环材了。

知乎用户 Ayase 发表

自从去了趟月球背面,这科技树就跟开了光似的

知乎用户 梗直 发表

我就怀疑就是掌握了这些技术,才提出来碳中和。

知乎用户 生如逆旅 发表

第一眼: 分子级合成应该是用来发论文的, 实际应用意义不大

第二眼: 工业级产能??? 已形成万吨级工业产能??? 我睡多久了???

刚开始以为是实验室出的新成果,看到万吨级工业产能人麻了,不是实验室级产能,而是可以超大量生产的工业级,这是真的憋了个大宝贝​

二氧化碳合成淀粉,一氧化碳合成蛋白质,以后就是一氧化碳+二氧化碳=肉夹馍自由

一氧化碳合成蛋白质原来就行,但应该还不能产业化,我国主要是突破了产业化。

另外说这个能缓解大豆依赖,但不可能完全取代,因为不能把饲料里的蛋白质类的东西全部代替​

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。

_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)。_​

知乎用户 Kcase​ 发表

这个问题和下面有个问题在讨论生化环材天坑,无用论鲜明对比。可能他们觉得这些只需要靠那些最火最能赚钱的专业就能做出来,还是靠引进技术?反正我当时看到所谓天坑专业的时候,我觉得只是某些专业学校培养人才过多不合理而已,还有国内市场做基础研究的太少,企业都在想着怎么赚快钱,我就想问问,那中国企业想转型,想和美国企业在未来一较高下,有底气吗?也想像现在国内被芯片卡着?基础研究,必须去做这样才能有真正的创新和核心技术,而不是像现在所谓的模式创新。看看世界 500 强企业,有几个是总有核心技术的,美团算吗,字节算吗,腾讯算吗?阿里巴巴算吗?还是说靠中国烟草呢

知乎用户 XiaoSeven 发表

重点:乙醇梭菌蛋白

这是一种新饲料,不是给人吃的

标题有点唬人,不过如果能达到一定的产业规模,这项技术还是很有意义的

知乎用户 明天开始减肥 发表

标题党不能强国,只能误国

知乎用户 兵库北香菜 发表

这个么,前苏联知道吧?

前苏联在上世纪六七十年代,就大规模工业化生产这个东西了。

今天我们看起来跟新鲜事物似的。

就是发酵,就是菌培养基,就是厌氧菌繁殖。

工业化获得蛋白质的方式很多,比如说养苍蝇下蛆,养面包虫,大麦虫,竹虫这些,人不吃就行了,烘干粉碎做饲料添加,养鸡鸭牛羊鱼猪这些没问题。可以节省很多粮食哦,当然也可以节省用来种粮的土地。

想要获得蛋白质很容易,弄几条船去南极捞磷虾运回来就行了。成本更低。南极磷虾资源可是取之不尽用之不竭的哦。

知乎用户 静室思游 发表

我实现了利用麸糠和剩菜叶合成蛋白质的技术,虽然规模不大,但我人为这是全村的希望。

我将收集来的麸糠和剩菜叶喂给一只母鸡,然后母鸡下蛋,我成功合成了蛋白质。这个方法由我一人开发,一下就可以解决全村人蛋白质摄入量匮乏的问题。

这只母鸡是我花钱从隔壁村租的。

知乎用户 吊绕地球三百圈 发表

发酵生产蛋白的核心环节——菌种是自主产权吗?如果用国外的菌种,专利费不要钱吗?

关于单细胞蛋白,

[@赵泠]()

已经介绍得很清楚了。单细胞蛋白目前主要用作饲料。目前已经在大量生产的有甲烷氧化蛋白,甲烷氧化蛋白是甲烷氧化菌以甲烷为原料的产物。这次讲的乙醇梭菌蛋白,是乙醇梭菌以一氧化碳等为原料的产物。

新闻附带的机理图已经非常明确了,单说用一氧化碳生产蛋白其实并不特别准确,本质上还是以乙醇梭菌为工具、以一氧化碳等为原料通过发酵过程获得蛋白。一氧化碳的来源很广,二氧化碳,煤炭,天然气,石油……

石油?是的。所谓的北京首朗生物科技公司,实际上是北京首(钢)朗(泽)生物科技公司,我不知道为什么报道中省去了钢和泽这两个字。

而它的母公司朗泽科技,是一家得到中石化投资的、注册于新西兰而实际经营及研发地位于美国芝加哥的科技公司。

以下是中石化官方账号原文:

朗泽科技是一家注册在新西兰、实际经营及研发地在美国芝加哥的工业生物科技平台公司。该公司采用全球领先的微生物转化法,高效捕捉工业尾气中存在的碳元素,为产生工业尾气的企业提供生产可再生清洁能源、高附加值化学品的全球产业化技术解决方案。中国石化资本投资朗泽科技 助力践行 “双碳” 目标北京首钢朗泽新能源科技有限公司成立于 2011 年,由首钢总公司、唐明集团(惠灵顿)投资有限责任公司和朗泽科技香港有限公司三方共同出资组建,注册资本 1.96 亿人民币。公司引进全球领先的生物发酵技术,以钢铁工业废气为原料,通过生物发酵生产燃料乙醇。核心发酵工艺采用美国朗泽科技开发的专有菌种,直接以 CO 作为碳源进行发酵,通过差压蒸馏工艺及分子筛脱水得到燃料乙醇,同时回收发酵液中的微生物菌体作为动物饲料用蛋白粉,并利用污水处理过程中产生的沼气生产压缩天然气。北京首钢朗泽新能源科技有限公司

一氧化碳制蛋白的核心技术,实际上是美国朗泽科技公司开发的菌种。从相关专利检索结果来看,也确实如此。看见第一行了吗?朗泽科技新西兰有限公司(实际经营及研发地在美国芝加哥),发明人也是几个外国人名。乙醇梭菌蛋白制取及应用的专利,基本上都被朗泽科技及其在华子公司申请了。

我要特别提一下,如果国内真要广泛使用北京首(钢)朗(泽)生物科技公司生产的饲料,先看看下面这些专利吧,各种饲料可都包了:禽类,鱼类,甲壳类,宠物……

另外,在这些发明专利的说明书部分,都特别标注了使用的菌种。

以 “乙醇梭菌蛋白在甲壳类动物饲料中的应用” 这项发明专利为例,其说明书的[0013]部分,表明菌种是保存在德国的保藏中心的。

以 “一种乙醇梭菌蛋白在淡水杂食性鱼类饲料中的应用” 这项发明专利为例,其说明书的[0007]部分,同样表明菌种是保存在德国的保藏中心的。

我对保藏号 DSM 10061 进行专利全文检索,得到的第一个结果就是朗泽科技新西兰公司在中国申请的菌种专利。

对 “具有改变的一氧化碳脱氢酶(CODH) 活性的遗传工程细菌”专利全文检索,发现多处含 “DSM 10061” 的内容,如下:

进一步地,在该专利的说明书的[0137]部分,明确了保藏号为 DSM 10061 的乙醇梭菌是 “自产”,由于专利权归属朗泽科技新西兰公司,即为朗泽科技新西兰公司“自” 产。

所以这次北京首(钢)朗(泽)公司的能把一氧化碳发酵成乙醇梭菌蛋白的菌种,是国内自主知识产权的吗?如果菌种还是这个 DSM 10061,每次用饲料不得交专利费吗?

更:

有人在评论区这样回复:

根据国际专利法的一般原则,天然获得的菌种不得被申请为专利,DSM 也没有对该保存物声明专利。

没问题。菌种本身不是专利,但是,朗泽新西兰已经把提供改良菌种及产生产物的方法申请了专利。无论后续只是用于单纯降解一氧化碳,还是真的投入饲料生产,如果用了人家的专利改良菌种,就是得交钱。

他又说:

通过质粒来改造基因工程菌,其实是很好被绕开的。

有其他回复称这是 “杀死质疑”。好吧,当然可以。如果通过这样的方法 “绕开”,之后万一国外指责这是偷取技术,我想我是没有脸面去理直气壮辩解的。

另外,那位指责我 “带节奏” 的记者更新了自己的回答,更新的部分中包含一个链接,打开以后最底部的四个专利中第一、第三和第四个恰恰都是前面我提到过的专利。

实际上,他拿出来的这篇报道恰恰是证明了相关技术的专利并非一些媒体鼓吹的 “完全自主知识产权”。

知乎用户 古都大同 发表

……

全球首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成?

这一举突破了天然蛋白质植物合成的时空限制?

咱也不知道是不是咱语文没学好

知乎用户 黄鼠狼精 Morrica 发表

蹭二氧化碳合成淀粉那个项目的热度,可能那个课题组现在已经在哭了,热度就这么被抢了,还是被一群能把发酵说成合成的科研骗子

要是细菌培养能算合成,早知道他们养盆花就能实现从 co2 到多糖,用得着天天过柱子么

某些高中化学都不及格的,现在跟着吹。那些高中化学满分的,在真正做东西的组拿不到经费,吹嘘灌水的组盆满钵满,全拜诸君所赐

知乎用户 hjdkkkddjk 发表

所有利用工业废气合成其他工业品的研究都是噱头,工业废气最好的去处就是燃烧、氧化还原或者中和成无害物质。

就算这些研究实现商业化,也对工业废气的处理也起不到任何作用,人们宁可去挖矿开采二氧化碳,烧木材制造一氧化碳,也不会去收集提纯工业废气,这是一违反热力学第二定律的行为

知乎用户 三总五项做仌 发表

工业和金融相辅相成,实体经济和金融行业共同发展的好路子。

知乎用户 HeteroCortex​ 发表

试着从食物以外的地方来看看——前阵子的淀粉,现在的蛋白质,什么叫减少碳排放?什么叫大国的责任?我们签了那个协议,就一定会去做些什么!绝不会只把它当做一个捞取政治成本的口号。

当普通人还想着从什么清洁能源,什么减少排放量来思考的时候,国家已经从怎样循环利用这样更深的角度来考虑了。最初当中国在国际上郑重地做出 “减碳承诺” 时,我还担心会不会影响中国的发展,现在看来我的格局也就特朗普那个水平了,他当年退出 “碳排放协定” 大概也就和我想的一样。

然而国家真是给了我个惊喜,思考的高度完全不是在同一层。也许单凭 “合成淀粉”“合成蛋白质” 并不能彻底解决这个问题,但从这一个接一个的突破上一路看过去,我相信国家一定会有一个整体的规划,不然他们不会这样坚定地做出这个承诺。

诺不轻许,许则必行!

知乎用户 灰色的狐狸 发表

这个是玩一氧化碳变蛋白质,刚看到的二氧化碳变蛋白质都来了!!!

国际首创!小小微藻助力实现粮食安全与碳中和目标_技术

国际首创!小小微藻助力实现粮食安全与碳中和目标
2021-08-24 15:15

近日,由石科院牵头的《微藻脱硝并兼产高价值生物产品技术开发与工业示范》项目通过了中国石化科技部组织的技术评议。

评议专家一致认为,石科院自主研发的 “微藻脱硝” 成套工艺技术属国际首创,其脱硝率和氮源固定效率达到国际领先水平,为采用微藻生物技术实现我国 “碳中和” 目标及粮食安全战略开辟了新道路。

微藻脱硝技术项目评议会现场

小微藻,大作用

微藻是能够进行光合作用的单细胞生物,可以将无机碳(CO2)与无机氮以极高的效率转化为以糖类和脂质为主的有机碳和以蛋白质为主的有机氮。微藻的这一特性使其可以一举解决粮食安全、碳中和与环境保护这三项重要的国家战略难题:

一方面,微藻在粮食安全领域能够实现 “加法”:我国是养殖业大国,目前我国养殖饲料中的蛋白质来源严重依赖进口大豆,其进口依存度高达 80% 以上。而微藻能够生产大量富含脂肪与蛋白质的生物质,每 1 万吨螺旋藻产生的生物质产值可达 1 亿元,在产生极高经济价值的同时还可作为一种自主可控的新型蛋白质来源,全面保障我国养殖业稳定和粮食安全。

另一方面,微藻在绿色低碳领域能够实现 “减法”:目前我国传统工业生产过程中会排放大量的 CO2/NOx,这些工业废气不仅会污染大气,更是我国实现“碳中和” 目标路上的“绊脚石”。而微藻可以将石化等行业产生的 CO2 与无机氮磷污染物等进行吸收与固定,目前每 1 万吨螺旋藻,能够吸收约 2 万吨 CO2、0.2 万吨 NOx 与 95 吨无机磷,可助力我国实现碳达峰、碳中和与环境污染治理目标。

石科院微藻脱硝技术研发团队

十年一剑获突破

中国石化石科院微藻生物技术团队通过近 10 年的努力,做足微藻生物技术的 “加法” 和“减法”,将 “CO2/NOx 吸收固定技术”、“微藻养殖技术” 与“微藻生物质利用技术”集合形成了变革性的微藻减排 CO2/NOx 并兼产饲料蛋白技术,属国际首创

同时,石科院还在烟气吸收、藻种筛选、新型光反应器开发、养殖技术开发与微藻产品加工利用方面进行了大量创新,形成了完整的技术解决方案,为成功构建循环经济体系奠定了基础。该项目申请中国专利 67 项,获授权 34 项;申请国际专利 2 项,美国专利授权 1 项,形成了完整可自由运作的专利网,技术自主可控。

10 m3 微藻脱硝组合工艺示范装置

工业示范成效显著

微藻处理氮磷废水与减排 CO2 示范装置

目前该项技术已在中国石化石家庄炼化分公司、催化剂长岭分公司、湖北化肥分公司等开展了微藻碳氮减排的示范工作,为微藻生物技术的进一步工业化实施奠定了基础。

微藻脱硝组合工艺工业示范装置的数据显示:装置出口 NOx 含量达到超洁净排放标准(20 mg/m3 左右),脱硝率达到 90% 以上,烟气 NOx 固定效率较高,并成功将其作为微藻生长的养料,实现了微藻的大规模生产

同时螺旋藻处理工业排放 CO2 与高含氮磷废的示范试验数据显示,微藻对于工业废水中的硝酸和磷酸盐也有良好的处理能力

下一步,石科院研究团队将加快项目成果的推广应用,并继续开展微藻环保技术的工艺升级工作,实现万吨级的 CO2 减排,同时开展高蛋白螺旋藻生物质的大量生产与下游应用,努力为中国石化开辟提供兼具社会价值和经济价值的崭新技术路线,助力我国早日实现粮食安全战略及双碳目标。

◆来源:石科院新媒体工作室

知乎用户 天外新村 发表

我也做过类似的。

不过主要是超大分子量有机聚合物裂解水合以及其副产物的综合利用与结构调优。

这行业目前的龙头老大市值两万多亿,老 NB 了。

而且这行咱国家做了好多年了,一直世界领先。

当然一般你们管这行叫酿酒的。

知乎用户 Tango 发表

我预言一下,如果二氧化碳合成淀粉,一氧化碳合成蛋白质,能实现量产,实现碳中和,碳回收。肯定会有公知和外国 NGO 发文,主要会集中在两点。

1. 合成淀粉和蛋白质有毒有害,对人体对动物都会造成影响。

2. 一氧化碳和二氧化碳是全人类的资源,凭什么被中国使用,中国是在消耗全人类的财富。

如果是美国先发明并量产,公知和 NGO 又会说,美国有大国责任,虽然垄断赚钱,但是为了全人类,帮全人类实现碳中和,格局大大的。

如果中国后来居上,估计又会有拿着美国绿卡自称中国人的旅行家说,我们不应该利用碳资源,世界上碳资源就那么多,谁让咱们来晚了呢。

知乎用户 小驴先森 发表

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)。

——————————————————

只看最后一句就知道有多凶残了!

知乎用户 李卫 发表

正好重读《钢穴》,这个报道使我想起了酵母农场

知乎用户 月酌 发表

节省耕地 10 亿亩是真的扯淡了。耕地红线也就 18 亿亩

知乎用户 星座研究人员 发表

唉,这以后这抽烟都长肉了啊

知乎用户 丁香子​ 发表

差点以为是水合成油这样的蠢问题。

结果居然是真的,卧了个槽。

哦发酵的,那没事了,这也算 “合成” 吗?

知乎用户 苌楚无思 发表

月球背面到底有什么???

知乎用户 风临​ 发表

转基因都挺多人不敢吃 人工合成的蛋白质会有人吃吗

知乎用户 ffd ssd 发表

生产一吨蛋白质,不知道要死多少细菌,作为知名的细菌保护主义者,我对这则新闻表示忧虑。

知乎用户 查理斯宾塞 发表

所以,21 世纪还是生物的世纪咯

知乎用户 张坏水​ 发表

1,形成万吨级工业产能,是指现在已经建成了年产万吨的生产线了吗?

2,这个工艺经济上有竞争力吗?比传统的是不是便宜些?

知乎用户 大云 发表

问题描述不准确,这个是发酵,不是常规意义合成。

很多东西,如果可以用发酵法生产都可以打到白菜价,典型的,维生素 C 原料药用发酵法生产的,它的成本可以做到几十一公斤,如果换作提取,那个价格得加个零。

知乎用户 zz - 暮光森林​​ 发表

微博上几乎所有的 “震惊”、“首次” 的科技成果都是标题党

知乎用户 Agora 发表

以后是不是就可以像雪国列车那样只吃蛋白棒

知乎用户 棉被 发表

我发现,最近开始放卫星了啊!

前段时间,有个核电的,然后有个淀粉的,现在又来一个蛋白质的。

能源危机、粮食危机靠你们吹吹牛就解决了?

求求你们,多吹点!

具体请看其它答主的回答

我国首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成,形成万吨级工业产能,这一突破进展具有哪些重大意义?

知乎用户 风山晓 发表

等台湾解放了,那帮子台蛙子被干碎了,网上某些群体能清净不少,你看前段时间台湾大停电,台蛙子连网都上不了,内地网络多清净和谐。凡是不好好讨论问题,扯东扯西,呜呜渣渣的,银镯子等着你们呢。

知乎用户 杨若兮 发表

利好什么直说吧!我好避避坑。

最简单好用的 VPS,没有之一,注册立得 100 美金
comments powered by Disqus

See Also

多米诺式的“脑残运动”,是如何从牛传到人的?

1986年10月,英国东南部的阿福德镇,一头奶牛突然倒地抽搐,口吐白沫,经历数天痛苦挣扎后凄惨死去。 闻讯而来的兽医告诉大家,这种神秘的疾病已经在全英国的牛群中肆虐了一年有余,但没人知道这病究竟因何而起,也无人知晓它如何传播。它就宛如是一个 …

“神奇”的酵素

“神奇”的酵素 作者:棱子79 来源:健康中国人网 当骗人的酵素桶开始热卖的时候,笔者写过一篇文章《“神奇”的酵素桶》。说明了酵素桶不过是一个昂贵的带盖子的垃圾桶,同时解释了所谓的酵素不过是拿大家不熟悉的科学名词包装出来的伪保健品,并不具有 …

“二氧化碳合成淀粉”是真是假?

“二氧化碳合成淀粉”是真是假? ·方舟子· 中国科学院发明了一项“颠覆性的技术”,能够用空气中的二氧化碳合成淀粉。媒体报道说这是实现了把空气变成馒头的梦想。据称这项技术的合成效率要比光合作用高得多,是它的好几倍。一旦这项技术成熟、推广了,会 …

因为限电,我们一家三口差点整齐去世

编者按:原帖已在新浪微博被作者自删 9 月 26 日,一位东北网友在微博分享了段惊心动魄的经历——因为无预警的限电,一家三口差点因室内一氧化碳无法排放而 “出人命”。这条微博被广传之时,作者也收到大量“造假”、“递刀子” 的指责、质疑,迫于 …