散文網 » 生活 »日常 » 【材制 | 視角】“肉夾饃反應”的另一半—一氧化碳合成蛋白質

【材制 | 視角】“肉夾饃反應”的另一半—一氧化碳合成蛋白質

2021-12-20 23:24 作者:青春材制 0人讀過 | 我要投稿

初原載于? 愛學習的? 青春材制

2021-12-18

未經授權禁止轉載

????????上回書說到，我國科學家在實驗室中首次實現從二氧化碳到淀粉分子的全合成。糧食問題算是有了個著落，可光吃面也不行啊。眾所周知，“肉+面=肉夾饃”，今天咱們來看看“肉夾饃反應”的另一半：一氧化碳合成蛋白質。

《環(huán)球時報》 |? 節(jié)選

????????中國農業(yè)科學院飼料研究所10月30日宣布，我國在一碳生物合成領域取得重大突破性進展：全球首次實現從一氧化碳到蛋白質的合成，并已形成萬噸級工業(yè)產能。這一舉突破了天然蛋白質植物合成的時空限制，為彌補我國農業(yè)最大短板——飼用蛋白對外依存度過高提供了國之利器，同時對促進國家“雙碳”目標實現深具意義。

?所以這一氧化碳到蛋白質的合成過程是怎樣的？

? 啊沒錯，光看圖沒人知道這工藝在干什么

問題不大，相信你看完這篇文章就能夠明白了

????????讓我們回顧下生物知識：什么是蛋白質？

????????首先，要說明蛋白質的概念，就要提到氨基酸，氨基酸是一種有機小分子，一共有二十種，含有碳、氫、氧、氮四種元素。兩個氨基酸之間可以失去一分子的水，縮合在一起。我們叫它肽鍵。而無數個這樣的肽鍵組合在一起，形成一個大長鏈條，把這個鏈條按照一定空間結構擰在一起，形成的大分子，就叫蛋白質。

????????蛋白質十分重要，是生命的物質基礎，是構成細胞的基本有機物，是生命活動的主要承擔者，換句話說，如果沒有蛋白質就沒有生命。

?在自然界中，蛋白質是如何合成的呢？

????????在自然界中，蛋白質的合成主要由植物承擔，植物要想合成蛋白質首先需要合成氨基酸。

????????上文中已經提到過，氨基酸中含有碳、氫、氧、氮四種元素，碳氫氧三種元素可由植物進行光合作用形成的碳水化合物中的糖類獲得。而氮的獲取過程則比較復雜，首先是植物從根部吸收硝酸鹽并轉化，然后利用細菌進行生物固氮，之后將空氣中的氮氣還原為NH3，最后將還原的NH3進行再一步反應，吸收。吸收后的物質與硝酸鹽和糖類在各種復雜的生物作用下變成二十種氨基酸，再將氨基酸運至核糖體，最后在核糖體的作用下結合成植物蛋白。

如何從一氧化碳合成蛋白質的呢？

????????與二氧化碳合成淀粉不同，一氧化碳合成蛋白質所利用的本質上是一個微生物發(fā)酵過程。將含一氧化碳、二氧化碳的工業(yè)尾氣和氨水作為主要原料，對原料進行處理后與乙醇梭菌進行液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)、離心、干燥，獲得乙醇梭菌蛋白。實現了將無機的碳和氮轉化為有機的碳和氮，實現了從0到1的自主創(chuàng)新。

????????該成果的一大亮點在于合成乙醇梭菌蛋白的原料之一為工業(yè)尾氣，工業(yè)尾氣中大量的一氧化碳是利用乙醇梭菌生產菌體蛋白的極佳原料。而工業(yè)尾氣不僅成本極低，其來源也很廣泛，包括鋼廠、鐵合金廠、電石廠等，資源量非常豐富。

乙醇梭菌合成蛋白VS天然合成蛋白

????????效率極高：天然合成過程中涉及復雜的遺傳表達，生化合成，生理調控等生命過程，反應速度緩慢，物質和能量的轉化效率較低。而利用乙醇梭菌可在短短的二十二秒內完成合成過程，（二十二秒連工圖的四十五度線都畫不完。)相比傳統(tǒng)的植物種植生產蛋白質原料效率高70萬倍。（農民伯伯剛把種子種下這邊已經將蛋白質加工出來了。）

????????優(yōu)質：乙醇梭菌合成蛋白創(chuàng)造了工業(yè)化條件下一步反應合成蛋白質收率最高85%的世界紀錄，而最常見的植物蛋白來源大豆中蛋白含量約為30%。

????????高社會收益：以工業(yè)化生產1000萬噸乙醇梭菌蛋白（蛋白含量83%）計，相當于2800萬噸進口大豆(蛋白含量30%）當量。實現“不與人爭糧、不與糧爭地”，可節(jié)約耕地十億畝（約等于四十個北京的面積）。同時減排二氧化碳2.5億噸，對促進國家“雙碳”目標深具意義。

????????優(yōu)質飼料：中國農業(yè)科學院飼料研究所首席科學家薛敏研究員介紹，乙醇梭菌蛋白相比傳統(tǒng)的植物種植生產蛋白質具有很高的營養(yǎng)價值，氨基酸結構平衡，易于消化；同時具有優(yōu)異的飼料蛋白質原料加工特性，富含核苷酸等功能性物質，利于改善飼料品質，研究結果表明其是一類可廣泛應用的優(yōu)質飼料蛋白源。