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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。 这个最容易让人想起的就是不久前，人工利用二氧化碳合成淀粉的事，毕竟这看起来，使用一氧化碳或二氧化碳转变成蛋白质或者淀粉这些有机物的技术实在是太像了。 再加上媒体说的，实现了从0 到1的自主创新，具有完全自主知识产权，这更加地让人相信，这项技术已经堪比之前的人工合成淀粉了。 但实际上，这两种合成的人工途径是存在着非常大的本质区别的。 淀粉合成与蛋白合成的区别 淀粉本身的合成，原则上只需要一些合成原料，就比如说二氧化碳跟水之类的，在一些催化剂的作用下，通过对反应器中原料的添加比例，温度，酸碱度，反应时间等方面的控制就可以完成，而这控制，就比如说一些添加物，添加的步骤跟比例等等才是技术体现的所在。 但这合成淀粉的过程中是不需要生物基因参与配对表达的，因为它并没有生命蛋白那样的特异性，所以人工淀粉的合成技术可以简单地理解成将多个化学反应杂糅在一起变成一个大而复杂的化学反应。 可蛋白呢？那是远比淀粉要复杂得多的生命物质，就比如说，淀粉是由一个个的葡萄糖分子拼接相连而成的，对于葡萄糖分子之间的拼接并不存在顺序的这一说法，而在拼接的葡萄糖分子的数量上也没有多大的要求。 但蛋白质的则不同，它是由多种不同种类的氨基酸拼接并折叠而成的，它对氨基酸的拼接顺序，拼接数量，甚至还有空间结构等都有着非常严格的要求。 除了一些非常简单的蛋白外（比如说牛胰岛素），在没有基因的参与下，单纯地利用化学合成技术基本是不可能造得出来的。 我国人工参与合成的乙醇梭菌蛋白 而中国农业科学院饲料研究所宣布合成的蛋白是“乙醇梭菌蛋白”，单看“乙醇梭菌”这个词，基本就可以确认这是一种生物合成了（以现阶段的技术来看，要像人工合成淀粉一样的单纯地用化学方法来合成一些复杂的蛋白，这依旧还是非常不现实的，甚至是不可能的）。 基本的原理跟酿酒之类的发酵类似，都是往发酵罐里面倒入发酵菌种发酵时所需要的原材料，然后菌种再利用自身的蛋白合成能力来合成我们所需要的蛋白并分泌出来。 乙醇梭菌蛋白就是利用了以乙醇梭菌（Clostridium autoethanogenum CICC11088s）为发酵菌种，然后再以钢铁工业转炉气中的CO为主要原料，采用液体发酵的方式，生产乙醇后的剩余物，经分离、喷雾干燥等工艺制得。 这看似跟普通的发酵没什么本质区别的生产技术，但却是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才突破的关键技术，可见，在一些简单的原理背后，往往都是藏着许多我们看不见的技术难点的。 而这些技术难点的体现主要就在于合成蛋白的效率上，因为通过天然的生物合成，其本身需要多层次的物质转化，这个转化的过程不止慢，而且转化的效率也非常的低，但我国突破的这项核心技术，在工业化条件下所合成的蛋白收率却可以达到最高85%的世界纪录。 工业化产生的蛋白，其实跟之前的人工合成的淀粉，一般而言，因为成分过于单一，是不符合人类的食用要求的，所以只能用于饲料或者是其他方面的工业用途。 但这些技术的突破，最基本的道理都在于，只要动物“不与人争粮、不与粮争地”，那都是资源上的一大节省，况且这项在人工参与下的生物合成技术，它主要利用的是钢铁工业转炉气中的一氧化碳，从碳排放的角度来看，它对促进国家“双碳”目标的实现深具意义，同时，最为重要的是，它可以弥补我国农业最大短板，我们往后或许不会对海外的饲用蛋白存在那么高的依赖了。 假如说，人工合成淀粉的技术需要在更长远的未来才能发挥重要作用的话，那么我国首次实现从一氧化碳到蛋白质合成的技术在比较短的时间内，它的重要作用就可以体现出来。 |
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