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？

我国在从一氧化碳到蛋白质的合成领域实现了从实验室走向万吨级工业产能的突破，这无疑是一项具有划时代意义的科技成就，其深远影响体现在多个层面。

一、解决人类生存的根本性难题：粮食安全的新维度

首先，这项技术直接触及了人类生存的根本——粮食。传统蛋白质的生产高度依赖农业，受限于土地、水资源、气候条件和病虫害等多种因素，全球粮食安全始终是悬在全球头顶的达摩克利斯之剑。

摆脱资源限制的蛋白质生产：通过一氧化碳合成蛋白质，我们能够大幅摆脱对耕地和水资源的依赖。这意味着即便在土地贫瘠、水资源匮乏的地区，甚至在极端环境下（如沙漠、戈壁、甚至是太空站），也能稳定、高效地生产出满足人体需求的蛋白质。这为应对日益增长的全球人口和气候变化导致的粮食减产提供了强有力的解决方案。
能源与蛋白质的转化：一氧化碳可以来源于多种工业副产物或化石燃料，甚至未来可以从可再生能源转化而来。将这些低价值或废弃的碳资源转化为高价值的蛋白质，实现了能源与食物生产的巧妙结合，形成了一个新的、更可持续的资源循环体系。
提升粮食供应的韧性：这种合成蛋白生产方式不受季节、天气等自然灾害的影响，可以实现全年无休、稳定供应。这将极大地提高我们应对突发事件（如自然灾害、疫情导致的供应链中断）时保障基本生活必需品的能力，显著增强国家粮食安全的韧性。

二、推动绿色、可持续发展的经济范式转变

这项突破不仅仅是关于食物本身，更是关于我们如何生产食物，以及这对环境和经济的整体影响。

大幅减少环境足迹：传统畜牧业和渔业是温室气体排放、土地退化、水体污染的重要来源。一氧化碳合成蛋白的过程，尤其是与传统的微生物发酵技术相比，如果能够优化工艺，有望实现更低的碳排放和更少的废弃物产生，对环境更为友好。这符合全球追求绿色低碳发展的趋势。
循环经济的典范：将工业副产物或废弃物中的一氧化碳转化为蛋白质，是典型的循环经济模式。它赋予了废弃物新的生命价值，减少了资源浪费，构建了更紧密的产业耦合，提升了整体资源利用效率。
创造新的经济增长点：万吨级工业产能的实现，意味着这项技术已经具备了规模化推广的潜力。这将催生出全新的产业链，涵盖从原料供应、生物合成技术、产品加工到市场销售等各个环节，创造大量的就业机会，为我国经济发展注入新的活力，并有望在全球蛋白质市场占据重要地位。

三、引领生物制造技术的新浪潮与科技自立自强的重大体现

从一氧化碳到蛋白质的合成，是一项高度复杂的生物制造过程，其背后是中国在合成生物学、生物工程、发酵工程等前沿科技领域取得的重大突破和系统性进步。

合成生物学的“国之重器”：这项技术是中国科学家在合成生物学领域厚积薄发、厚积薄发的一个杰出代表。它证明了我国在设计、构建、改造生命系统以实现特定功能方面的强大实力。这标志着我国在生命科学领域，特别是生物制造这一战略性新兴产业上，已经跻身世界前列。
核心技术的自主可控：实现从一氧化碳到蛋白质的合成，并形成万吨级工业产能，意味着我们在关键的生物催化剂（如微生物菌种）、发酵工艺、分离纯化技术等方面取得了完全自主的知识产权和生产能力。这对于打破国外技术垄断，保障国家战略安全具有极其重要的意义。
推动相关学科的交叉融合与发展：这项技术的发展，必然会进一步促进化学、生物学、工程学等学科的深度交叉与融合，激励更多科研人员投身于前沿的生物制造研究，为我国在更多生物技术领域实现“从0到1”的突破奠定坚实基础。

四、拓展蛋白质应用场景，重塑食品工业未来

这项突破不仅仅局限于直接作为食品消费，其潜在应用场景也十分广泛，将深刻影响整个食品工业乃至其他相关产业。

替代传统蛋白源：这种合成蛋白可以作为一种新型的、可持续的蛋白质来源，用于生产各种食品，如植物肉、蛋白粉、宠物食品，甚至在医药领域作为营养补充剂。
降低食品生产成本与不确定性：相较于传统肉类和乳制品等，合成蛋白的生产成本有望随着技术的成熟而不断降低，并且可以更加精准地控制其营养成分和品质，为食品行业提供更稳定、可预测的原料供应。
探索全新风味与功能：通过对合成过程中微生物菌种和工艺的调整，甚至有可能创造出具有特殊风味、营养价值或特定功能的蛋白质，满足消费者日益多样化的需求。

总而言之，我国首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成并形成万吨级工业产能，是一项多维度、深层次的科技革命。它不仅是解决全球粮食危机的曙光，是推动绿色可持续发展的强大引擎，更是中国科技自立自强、引领全球生物制造浪潮的有力证明，必将为人类社会的未来发展带来深远而积极的影响。

网友意见

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。

作为参加了昨天发布会的科学媒体，我谈一点感想。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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？
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）

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。

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？

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。

有一天

人类只能吃到“肉”

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？

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

本质是微生物生产蛋白。一氧化碳还是二氧化碳不是关键。关键就是生产出来的蛋白的种类以及纯度。。

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？而我国为什么进口大豆，因为没有那么多的地，没有那么多的人力。在我国种大豆成本很高。

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，也可以产生生产力的巨大变化。

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）

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。

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.

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：0.5/4.82×100%=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

^ 首钢朗泽获中国第一张饲料原料新产品证书
^ 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.
^ 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.
^ 工业尾气制乙醇钢铁减排有新招

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。

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