?望｜发掘微生物奥秘

录入时间:2024-3-15 16:09:25

若将我国每年四分之一的秸秆和林木生物质用于生产食用菌，可生产蛋白约3150万吨，折合6亿亩农田种植大豆所生产的蛋白

高质量完成向微生物要热量、要蛋白的重大战略任务，需要着力研发真菌源蛋白产品、合成型替代蛋白产品、服务动植物生产的保障型产品

将微生物种业提升至与动物、植物种业同等重要的地位

11月20日上午，甘肃省甘南藏族自治州，卓尼县食用菌种植示范基地冬季羊肚菌开播仪式在木耳镇纳尼村举行。种植户撒下第一把菌丝，标志着卓尼县2022年冬季羊肚菌正式开播。

2022年，卓尼县食用菌种植示范基地计划种植羊肚菌160座大棚，带动全县有条件、有意愿的农牧户发展食用菌产业，拓宽农牧民增收渠道，增加农牧民收入。

目前，包括羊肚菌在内的我国食用菌鲜品产量达4061万吨，可提供约140万吨优质蛋白质，相当于350万吨大豆，总产值达3466亿元。

食用菌是微生物食品中的重要一类。此外，华中农业大学植物科学技术学院教授姜道宏、华中农业大学生命科学技术学院教授彭楠等专家认为，开发利用真菌源蛋白、合成型替代蛋白等微生物食品，是近年来全球农业科技竞争的重要领域。随着我国微生物理论与技术进步，向微生物要热量、要蛋白前景广阔。

变农林废弃物为食物

微生物生长快、易于培养、所需生产空间小、蛋白含量高，可将农作物秸秆和林木生物质等农林废弃物转化为食品。我国作物生物量大，农林废弃物产量大，目前这些废弃物缺少有效利用途径。中国热科院生态循环农业团队给出了答案：“吃”是最简单直接有效的处理方式。

中国热科院生态循环农业团队围绕“吃”的技术问题，将问题进一步分解为谁来吃、怎么吃来解决。谁来吃？食药用菌是高效分解利用木质纤维素类物质的大型真菌，可以高效“吃”掉秸秆、木屑及园林废弃物，可以提供高质量的农产品。几年来，该研究团队先后筛选出猪肚菇、秀珍菇、赤灵芝等10个适宜海南栽培的中高温型食药用菌。

找到了菌种，还得解决怎么吃的技术问题，即如何提高食药用菌对废弃物的转化效率。该研究团队制定了农林废弃物特性评价－基质配方优化－栽培技术研发－循环模式构建的全链条解决方案。目前这一食用菌循环农业新模式已在海南省多县进行示范推广，推动了食用菌循环农业快速发展。

“若将我国每年四分之一的秸秆和林木生物质用于生产食用菌，可生产蛋白约3150万吨，相当于7875万吨大豆的蛋白总量，折合6亿亩农田种植大豆所生产的蛋白。”华中农业大学经济管理学院教授张露表示。

华中农业大学食品科学技术学院副教授魏雪团认为，向微生物要食物，具有巨大研究价值和产业化潜力，也势在必行。通过微生物细胞工厂合成蛋白质主料及关键风味、色泽、营养配料，并采用特殊配方和工艺可获得微生物合成型替代蛋白肉产品，是向微生物要食物的重要途径，也是国际科技和产业领域的热点。

魏雪团长期专注食品级微生物细胞工厂研究，建立了国际前沿的食品级芽胞杆菌合成生物学技术体系。要用于食品生产，必须降低微生物自身的发酵臭味。2022年初，魏雪团团队通过基因编辑技术敲除了芽胞杆菌的一系列臭味基因，获得了低异味的芽胞杆菌宿主，并且意外发现敲除臭味基因可显著提高血红素的产量，而血红素是替代蛋白肉风味和色泽的决定性因素。

“构建血红素细胞工厂需要深入调控微生物细胞的代谢网络。相信通过对微生物细胞工厂不断深入的代谢改造，可以构建更加高效的血红素细胞工厂，实现血红素的工业化生产，解决替代蛋白肉产业的‘卡脖子’技术问题。”魏雪团告诉记者。

全方位渗透食物链

随着微生物组学理论和技术的快速发展，基因编辑、合成生物学等新型技术和方法为人类改造乃至创造新型微生物资源提供了可能，可定制化设计和合成人工微生物，包括微生物肥料、环境修复剂、益生菌剂等，开发出更具营养价值的微生物蛋白和食物。

彭楠说，目前最具市场前景的方向是，研发真菌源蛋白产品、合成型替代蛋白产品、服务动植物生产的保障型产品等。

真菌源蛋白产品。真菌生长繁殖速度快，能将作物秸秆和林木生物质等废弃物转化为蛋白和热量，且生产蛋白的效率高于动物。真菌源蛋白产品按用途可分为三类：直接食用，包括香菇、平菇等食用菌，其干物质的蛋白质含量约占22%～42%，且能提供8种必需氨基酸，为优质蛋白；为合成“人造肉”和“人造奶”等人造食物提供蛋白原料；为畜禽等动物饲养提供蛋白，替代植物蛋白。

微生物合成型替代蛋白产品。我国是动物肉制品和奶制品生产和消费大国。传统动物养殖方式面临资源超载、环境污染、疫病多发、投入产出比低等诸多压力。基于酵母、藻类、芽孢杆菌等微生物细胞工厂，改善物质、能量代谢效率及产物性能，合成蛋白质主料及相关风味、色泽、营养配料，并采用特殊配方和工艺获得的非动物源替代蛋白食品，成为“低碳”蛋白。

保障动植物生产的微生物投入品。主要为微生物农药和微生物肥料，以及动物疫苗和动物益生菌。

淡水养殖是我国部分农村地区增收的重要途径。一段时间以来，养殖户通过大量投喂饲料实现增产，容易产生水体富营养化。经过多年研发，华中农业大学生命科学技术学院益生菌智造创新团队研发的益生菌发酵饲料成套技术落户淡水养殖大省湖北。

“我们团队提出养殖就是养水。团队与水产企业合作，以优选的净水微生物改善水体，以益生菌发酵饲料的使用提高饲料利用率和改善水产动物肠道健康，减少饲料投喂。”益生菌智造创新团队副教授赵述淼说，益生菌发酵饲料成套技术实现了水环境改善和产量提高双赢，助力湖北农村致富增收。

加快微生物替代食品产业进程

多位受访专家认为，与动植物种质资源的研究相比，我国微生物资源开发和利用可加大研究转化力度。

“可以按照基础研究+应用基础研究+应用成果转化三个层次，从平台创新、专项攻关、人才引育、产业开发等方面加强微生物科技创新。”华中农业大学校长李召虎建议在微生物领域谋划布局国家实验室。加快微生物领域具有前瞻性、战略性国家重大科技基础设施的建设，支撑微生物领域共性关键技术突破、原创性研究。

微生物产业拥有巨大开发潜力和广阔发展前景，需及早布局推动农业微生物产业化。受访专家建议，加快推进微生物替代食品开发技术标准、食品标签、行业准入等领域的流程优化与管理改革，构建政府、市场、社会协同互补的微生物产业化新格局。支持市场主体牵头承担微生物创新中心等平台建设工作，发挥科创企业在科技创新、供应链升级与产业化中的引领支撑作用。

来源：新华社

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