記者2月17日從中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所獲悉，該所研究員李付廣團隊成功將棉花秸稈轉(zhuǎn)化為微生物蛋白，為棉花秸稈高值化利用和飼料蛋白資源開發(fā)提供了新路徑。相關(guān)成果日前發(fā)表在學術(shù)期刊《生物資源技術(shù)》上。
據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜牧獸醫(yī)局統(tǒng)計，2023年，我國飼料用量占糧食消耗的53%，飼用蛋白資源短缺。將豐富的農(nóng)業(yè)秸稈資源轉(zhuǎn)化為飼用蛋白飼料是解決這一問題的可行途徑。
棉花是我國重要的經(jīng)濟作物，常年種植面積4500萬畝。棉花生物質(zhì)主要由纖維、棉籽和棉稈組成，三者比例約為1∶1.5∶5，秸稈的生物量占比最大。統(tǒng)計顯示，2024年我國棉纖維產(chǎn)量為616.4萬噸，按照比例計算，棉花秸稈產(chǎn)生量約為3000萬噸。目前，棉花秸稈的主要處理方式為還田和焚燒，造成了資源浪費。
“與其他禾本科類農(nóng)作物秸稈相比，棉花秸稈木質(zhì)化程度更高，其轉(zhuǎn)化利用更加困難。”李付廣說，棉花秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，纖維素和半纖維素約占65%—85%。纖維素、半纖維素經(jīng)水解后產(chǎn)生葡萄糖和木糖，兩者可以被微生物轉(zhuǎn)化為多種高附加值產(chǎn)物。自然界中多數(shù)微生物可以利用葡萄糖，然而可有效利用木糖的微生物較少。因此，篩選可同時高效利用葡萄糖和木糖的菌株，是秸稈水解后轉(zhuǎn)化為微生物蛋白的關(guān)鍵。
研究團隊解析了棉花秸稈不同部位木質(zhì)纖維素的基本特征，進而評估了這些部位作為生物質(zhì)原料的潛力，為棉花秸稈的原料化利用奠定了基礎(chǔ)。通過篩選多種微生物，團隊獲得了能夠高效利用葡萄糖和木糖合成蛋白質(zhì)的酵母菌。經(jīng)發(fā)酵，微生物將秸稈水解液轉(zhuǎn)化為微生物蛋白，每升發(fā)酵液的微生物蛋白量為5.74克，且氨基酸含量豐富，每噸棉花秸稈可產(chǎn)生約84公斤微生物粗蛋白和36公斤碳水化合物。
“按照此工藝，我國每年產(chǎn)生的棉花秸稈可轉(zhuǎn)化微生物蛋白約250萬噸和碳水化合物約100萬噸。剩余的秸稈殘留物質(zhì)主要為木質(zhì)素，可進一步轉(zhuǎn)化為腐殖酸和化肥緩釋劑等，以實現(xiàn)棉稈的全組分利用，提升棉稈轉(zhuǎn)化的整體經(jīng)濟性。”中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所副研究員蔡成固說，通過生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，將難以處理的棉花秸稈轉(zhuǎn)化為微生物蛋白，不僅可以為畜牧業(yè)提供充足的蛋白飼料，而且還將有力推動棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
記者2月17日從中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所獲悉，該所研究員李付廣團隊成功將棉花秸稈轉(zhuǎn)化為微生物蛋白，為棉花秸稈高值化利用和飼料蛋白資源開發(fā)提供了新路徑。相關(guān)成果日前發(fā)表在學術(shù)期刊《生物資源技術(shù)》上。
據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜牧獸醫(yī)局統(tǒng)計，2023年，我國飼料用量占糧食消耗的53%，飼用蛋白資源短缺。將豐富的農(nóng)業(yè)秸稈資源轉(zhuǎn)化為飼用蛋白飼料是解決這一問題的可行途徑。
棉花是我國重要的經(jīng)濟作物，常年種植面積4500萬畝。棉花生物質(zhì)主要由纖維、棉籽和棉稈組成，三者比例約為1∶1.5∶5，秸稈的生物量占比最大。統(tǒng)計顯示，2024年我國棉纖維產(chǎn)量為616.4萬噸，按照比例計算，棉花秸稈產(chǎn)生量約為3000萬噸。目前，棉花秸稈的主要處理方式為還田和焚燒，造成了資源浪費。
“與其他禾本科類農(nóng)作物秸稈相比，棉花秸稈木質(zhì)化程度更高，其轉(zhuǎn)化利用更加困難。”李付廣說，棉花秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，纖維素和半纖維素約占65%—85%。纖維素、半纖維素經(jīng)水解后產(chǎn)生葡萄糖和木糖，兩者可以被微生物轉(zhuǎn)化為多種高附加值產(chǎn)物。自然界中多數(shù)微生物可以利用葡萄糖，然而可有效利用木糖的微生物較少。因此，篩選可同時高效利用葡萄糖和木糖的菌株，是秸稈水解后轉(zhuǎn)化為微生物蛋白的關(guān)鍵。
研究團隊解析了棉花秸稈不同部位木質(zhì)纖維素的基本特征，進而評估了這些部位作為生物質(zhì)原料的潛力，為棉花秸稈的原料化利用奠定了基礎(chǔ)。通過篩選多種微生物，團隊獲得了能夠高效利用葡萄糖和木糖合成蛋白質(zhì)的酵母菌。經(jīng)發(fā)酵，微生物將秸稈水解液轉(zhuǎn)化為微生物蛋白，每升發(fā)酵液的微生物蛋白量為5.74克，且氨基酸含量豐富，每噸棉花秸稈可產(chǎn)生約84公斤微生物粗蛋白和36公斤碳水化合物。
“按照此工藝，我國每年產(chǎn)生的棉花秸稈可轉(zhuǎn)化微生物蛋白約250萬噸和碳水化合物約100萬噸。剩余的秸稈殘留物質(zhì)主要為木質(zhì)素，可進一步轉(zhuǎn)化為腐殖酸和化肥緩釋劑等，以實現(xiàn)棉稈的全組分利用，提升棉稈轉(zhuǎn)化的整體經(jīng)濟性。”中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所副研究員蔡成固說，通過生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，將難以處理的棉花秸稈轉(zhuǎn)化為微生物蛋白，不僅可以為畜牧業(yè)提供充足的蛋白飼料，而且還將有力推動棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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