記者2月17日從中國農業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提供了新路徑。相關成果日前發表在學術期刊《生物資源技術》上。
據農業農村部畜牧獸醫局統計，2023年，我國飼料用量占糧食消耗的53%，飼用蛋白資源短缺。將豐富的農業秸稈資源轉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濟作物，常年種植面積4500萬畝。棉花生物質主要由纖維、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。統計顯示，2024年我國棉纖維產量為616.4萬噸，按照比例計算，棉花秸稈產生量約為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。
“與其他禾本科類農作物秸稈相比，棉花秸稈木質化程度更高，其轉化利用更加困難。”李付廣說，棉花秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，纖維素和半纖維素約占65%—85%。纖維素、半纖維素經水解后產生葡萄糖和木糖，兩者可以被微生物轉化為多種高附加值產物。自然界中多數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，是秸稈水解后轉化為微生物蛋白的關鍵。
研究團隊解析了棉花秸稈不同部位木質纖維素的基本特征，進而評估了這些部位作為生物質原料的潛力，為棉花秸稈的原料化利用奠定了基礎。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的酵母菌。經發酵，微生物將秸稈水解液轉化為微生物蛋白，每升發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，我國每年產生的棉花秸稈可轉化微生物蛋白約250萬噸和碳水化合物約100萬噸。剩余的秸稈殘留物質主要為木質素，可進一步轉化為腐殖酸和化肥緩釋劑等，以實現棉稈的全組分利用，提升棉稈轉化的整體經濟性。”中國農業科學院棉花研究所副研究員蔡成固說，通過生物轉化技術，將難以處理的棉花秸稈轉化為微生物蛋白，不僅可以為畜牧業提供充足的蛋白飼料，而且還將有力推動棉花產業的可持續發展。
記者2月17日從中國農業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提供了新路徑。相關成果日前發表在學術期刊《生物資源技術》上。
據農業農村部畜牧獸醫局統計，2023年，我國飼料用量占糧食消耗的53%，飼用蛋白資源短缺。將豐富的農業秸稈資源轉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濟作物，常年種植面積4500萬畝。棉花生物質主要由纖維、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。統計顯示，2024年我國棉纖維產量為616.4萬噸，按照比例計算，棉花秸稈產生量約為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。
“與其他禾本科類農作物秸稈相比，棉花秸稈木質化程度更高，其轉化利用更加困難。”李付廣說，棉花秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，纖維素和半纖維素約占65%—85%。纖維素、半纖維素經水解后產生葡萄糖和木糖，兩者可以被微生物轉化為多種高附加值產物。自然界中多數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，是秸稈水解后轉化為微生物蛋白的關鍵。
研究團隊解析了棉花秸稈不同部位木質纖維素的基本特征，進而評估了這些部位作為生物質原料的潛力，為棉花秸稈的原料化利用奠定了基礎。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的酵母菌。經發酵，微生物將秸稈水解液轉化為微生物蛋白，每升發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，我國每年產生的棉花秸稈可轉化微生物蛋白約250萬噸和碳水化合物約100萬噸。剩余的秸稈殘留物質主要為木質素，可進一步轉化為腐殖酸和化肥緩釋劑等，以實現棉稈的全組分利用，提升棉稈轉化的整體經濟性。”中國農業科學院棉花研究所副研究員蔡成固說，通過生物轉化技術，將難以處理的棉花秸稈轉化為微生物蛋白，不僅可以為畜牧業提供充足的蛋白飼料，而且還將有力推動棉花產業的可持續發展。
本文鏈接：http://www.wbe-yiqi.com/news-2-612-0.html生物轉化技術“點草成金”：棉花秸稈變身飼用蛋白
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