利用工業(yè)廢氣“無中生有”合成蛋白質(zhì)?沒錯(cuò)!中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所10月30日宣布,我國在全球范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)從一氧化碳到蛋白質(zhì)的合成,并已形成萬噸級(jí)工業(yè)產(chǎn)能!這一科研成果突破了天然蛋白質(zhì)植物合成的條件限制,彌補(bǔ)了我國農(nóng)業(yè)的最大短板,同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)中國“雙碳”目標(biāo)具有戰(zhàn)略性意義。我國科學(xué)家是怎么做到“從無到有”達(dá)到“萬噸級(jí)產(chǎn)能”的呢?
利用工業(yè)廢氣“無中生有”合成蛋白質(zhì)?
沒錯(cuò)!中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所10月30日宣布,我國在全球范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)從一氧化碳到蛋白質(zhì)的合成,并已形成萬噸級(jí)工業(yè)產(chǎn)能!這一科研成果突破了天然蛋白質(zhì)植物合成的條件限制,彌補(bǔ)了我國農(nóng)業(yè)的最大短板,同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)中國“雙碳”目標(biāo)具有戰(zhàn)略性意義。
我國科學(xué)家是怎么做到“從無到有”達(dá)到“萬噸級(jí)產(chǎn)能”的呢?
眾所周知,蛋白質(zhì)是形成生物體的主要原料,廣泛存在于各類食品。已知的所有生命體本身都離不開蛋白質(zhì),人類與其他生物的生理運(yùn)行、生命遺傳表達(dá)、生化合成和生理調(diào)控等生命過程均受到蛋白質(zhì)的影響。而自然界中最原始的蛋白質(zhì)主要是需要微生物的固氮功能,利用植物的光合作用形成碳水化合物,再經(jīng)過三羧酸循環(huán)途徑以及多個(gè)復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)換與酶促反應(yīng),形成氨基酸后再合成為蛋白質(zhì)。其中涉及復(fù)雜的遺傳表達(dá)、生化合成、生理調(diào)控等生命過程,整個(gè)過程總共要花費(fèi)3個(gè)月的時(shí)間。除此之外,自然界中植物的蛋白質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)緩慢、物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化效率較低,最終積累的蛋白質(zhì)含量也較低。
而此次突破的最大亮點(diǎn)在于,合成蛋白質(zhì)的原材料只有含有一氧化碳和二氧化碳的工業(yè)尾氣以及氨水。這些普通的原料經(jīng)過發(fā)酵、氧化、蒸餾脫水、蛋白提取等步驟,能在22秒內(nèi)快速生成蛋白質(zhì)和天然氣,將蛋白質(zhì)含量從原先的30%提高到了85%。
這種革命性的突破得益于我國自主研發(fā)的乙醇梭菌蛋白合成技術(shù),該技術(shù)可以將無機(jī)的氮和碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)的氮和碳,實(shí)現(xiàn)了從0到1的自主創(chuàng)新!若以工業(yè)化生產(chǎn)1000萬噸乙醇梭菌蛋白(蛋白含量83%)計(jì)算,相當(dāng)于2800萬噸進(jìn)口大豆(蛋白含量30%)當(dāng)量,可減排二氧化碳2.5億噸,節(jié)省耕地10億畝(以平均畝產(chǎn)大豆300斤計(jì))。真正實(shí)現(xiàn)了“不與人爭糧、不與糧爭地”的生產(chǎn)蛋白質(zhì)的新途徑。
由此我們可以試想,有了這項(xiàng)技術(shù),將大大緩解我國飼料蛋白質(zhì)的進(jìn)口需求,以后或許根本不需要每年花3000億從美國進(jìn)口大豆。用工業(yè)尾氣就可以換來蛋白質(zhì),性價(jià)比也太高了吧!
記得一個(gè)月之前的另一個(gè)重磅新聞,中科院天津工業(yè)生物所在《科學(xué)》上線發(fā)表從二氧化碳合成淀粉的全過程。通常我們?nèi)梭w最主要的能量來源——淀粉,如大米和小麥,都是由植物經(jīng)過光合作用產(chǎn)生的。而現(xiàn)在我國科學(xué)家創(chuàng)造了一種人工光合作用合成淀粉,將原先大自然的66個(gè)化學(xué)反應(yīng)縮短為11個(gè),其主要過程包括:
據(jù)推算,此方法從太陽能到淀粉的能量效率轉(zhuǎn)化是玉米的3.5 倍,淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍,理論上1立方米大小年產(chǎn)淀粉量相當(dāng)于5畝土地玉米種植的淀粉產(chǎn)量!
從“二氧化碳合成淀粉”到“一氧化碳合成蛋白質(zhì)”,短短一個(gè)月的時(shí)間里,我國迎來兩項(xiàng)重大科研突破,真是令人鼓掌歡呼!中國科技正在引領(lǐng)和改變世界!
責(zé)任編輯: 江曉蓓