光语带你认识微藻(第二辑)第五篇 螺旋藻(二)碳中和 微藻肉

单位:上海光语生物科技有限公司
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作者:俞建中(微信号:Scophy117)

 

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今天段子,是来蹭热点的!

 

一、碳中和

“碳达峰、碳中和”这个说法,早几年有不同的名字,叫“碳减排”、“碳汇”之类,不过事情,始终是同一个事情,就是提高能源和物资的利用效率,降低二氧化碳的排放。

十多年前因为原油大涨价而触发的新能源热潮中,微藻新能源是热潮中的一个小潮,但几乎席卷了全世界所有上得了台面的国家,国内很多微藻行业的专家和企业都亲身经历了这个过程,潮水退了也还没几天,沙滩上都还湿着。

当时跟微藻能源(生物柴油)生产相耦合的一个内容就是微藻对二氧化碳的利用(减排),这块的研究当时有大把的科研论文诞生。所有的研究基于一个基本事实:微藻生物质中含有碳元素,有文献分析微藻中的碳元素含量,计算出每养殖1吨微藻干粉,约等于固定1.8吨二氧化碳;不同藻种或具体的藻粉产品这个比值会略有偏差,但是只要最后的藻粉产品中碳元素含量定了,固定多少二氧化碳也就定了。

所以,不管这二氧化碳是从空气中吸收来的,还是在藻液里额外注入二氧化碳,或者利用的有机碳或碳酸盐类物质,也不管用什么养殖设施,也不管你生产效率,或者什么生产成本,固定多少二氧化碳只跟产量有关!!!

所以,“碳中和”这个热点,如果微藻要蹭的话,原理很简单、门槛也很低,不过要上台面就有难度,相对于我国百亿吨为单位的二氧化碳排放量来说,一年得出多少吨产量,才有加座上桌的资格?

所以,想靠卖碳配额赚钱,想想就算了,微藻还是得回归到微藻本身来!!!

 

二、人造肉

定义先上升到“肉”的概念。

“肉”,除却美食的概念,核心还是蛋白。如畜牧和水产养殖所述的,养殖的本质是为了将低质量、低附加值的(动物/植物等来源的)蛋白利用动物体转化为优质(以及美味)的动物蛋白。

而所谓“人造肉”,说白了就是利用非肉类蛋白制作的类肉产品,用以替代传统的肉类蛋白。非肉类蛋白可以是植物蛋白、细胞肉(肌肉细胞)、菌体蛋白。

以菌体蛋白来说,若干年前有次细胞蛋白开发的热潮,主要目标和方向是想发酵生产细菌真菌等微生物,开发菌体蛋白源。某次开会听到一个前辈说,这个项目没下文的原因是菌体核酸含量太高,开发食品有难度。

细胞肉简单说就是将各类动物的肌肉细胞利用细胞培养的方法,繁殖出“肉”细胞来(这个成本,做过细胞培养的朋友应该有所体会)。

目前在市场上买到的“人造肉”基本都是植物肉:主要是将豆类蛋白经过系列加工流程,使植物蛋白得到类似肌肉纤维的口感,并用色素、调料等模拟出肉类的颜色、风味与肉汁等特性。(原始版的植物肉不就是素鸡、豆腐干么……)

 

三、蛋白与螺旋藻

淀粉、油脂和蛋白是喂养人类的三大物质。就目前的工农业生产方式来说,三大物质中较短的这块板是蛋白。

当前人类食物中蛋白的来源,主要是动物蛋白和植物蛋白两种,动物蛋白如畜禽的猪牛羊鸡鸭鹅和水产的鱼虾贝(藻呢?藻呢??藻呢???),植物蛋白除了几种主粮中含有外,主要是豆类,尤其是大豆来提供。另外,畜禽水产养殖生产动物蛋白只是一个蛋白的转化过程,并非蛋白的最初来源,饲料中,主要蛋白来源还是大豆(同时也是油脂的主要来源之一),可以说一颗大豆在很辛苦的撑那块短板。

(1)2020年,中国大豆播种面积为1.48亿亩,产量1960万吨,单产为132公斤/亩;

(2)海关总署数据显示,中国2020年进口大豆10032.7万吨;

(3)2020/2021年度(当年9月至次年7月),世界大豆产量预计为3.6亿吨。

注:国产大豆主要用于直接食用(豆制品),进口大豆主要用于榨油而豆粕用于饲料。

情况多严重就不用多说了!

谁来帮一把大豆,补足那块短板?

扩大种植面积?就看两个数据,一个是大家熟的十八亿亩红线,再一个就是上面提到的1.48亿亩,要实现10032+1960(万吨)的完全自给,按上述的单产数据,得9亿亩耕地,一半耕地用来种大豆?表面是豆,背后还是耕地的问题。

菌体蛋白?菌体蛋白的开发,核酸含量高或许是个问题,还能依靠技术突破去解决(酵母核酸含量3-15%,大肠杆菌核酸含量7%左右),发酵所需的背后还有发酵的高能耗和高污染的问题,这里暂不讨论。单独说发酵所需要的碳源,蔗糖、甜菜糖、玉米或者土豆淀粉做的葡萄糖,哪个不需要靠地种出来,哪个不需要优质的耕地?

总结一下,粮食问题最终都是归结到土地、水、二氧化碳和太阳能等几个要素,在中国,粮食问题最大的制约,还是土地,尤其是可耕地的问题。

所以不谈技术和成本,单单微藻不挑地,就是依靠微藻来解决蛋白自最大的资源依仗。

目前微藻能实现规模培养,而且蛋白含量高的,就螺旋藻和小球藻两种。两种相比,能扮演主角的,只能是螺旋藻:(1)成本不到小球藻一半甚至三分之一,单产能耗较低;(2)单产耗水低,水资源充分利用,消耗的只是蒸发量,没有污水外排的问题;(3)化学肥料几乎没有浪费。

单产上相比,纯光养的螺旋藻跟能利用乙酸兼养的小球藻相比,确实没有优势,但是,反正不挑地啊!还有想提小球藻发酵的,往上拉个十来行再看一遍!

再有从开发难度上讲,小球藻那个细胞壁处理在工艺上就够你吃一壶的。这个细胞壁的处理,不管藻粉用于食品或者饲料,往深里想想,绝对是细思极恐的。

从蛋白生产角度,微藻就是利用太阳能将无机氮转化为蛋白质的加工厂。下表就螺旋藻和大豆两个扮演同样角色的生产者做个比较。

 

碳中和 微藻肉

跟大豆相比,螺旋藻健康功效这个彩蛋我们今天先不敲,因为数据缺乏的问题,还有一些比较项没法罗列。总体上来说,如果把螺旋藻作为粮食品种,有以下一些优势:

A. 不占用现有耕地,可利用荒漠、滩涂、盐碱地等不可耕土地;

B. 耗水系数低,咸淡水、盐碱水均可使用;

C. 氮磷等肥料转化效率高,不使用农药;

D. 环境适应性强,我国南北均可开展;

E. 蛋白含量高,营养较为全面,同时具有强大的健康功效;

F. 绿色的植物,人类食用亲和性好(相对菌蛋白);

G. 干粉易于储藏;

H. 我国的资源优势:北方荒漠土地、盐碱湖水、小苏打等;

I. 产业基础已经具备、技术成熟、加工过程实现工业化;

J. 可棚内养殖、无水旱虫灾害;

K. 生产周期短,生产季几天可收获一次;

L. 环境效益明显——减排二氧化碳;

 

四、微藻肉

今天讨论微藻肉不是一个产品怎么生产的问题,而是一个潜在产业如何构建的问题。

解决微藻肉先解决微藻的问题。

就螺旋藻来说,如果真要扛藻肉的大旗,其实还是有许多问题要解决的。

生产藻株这块,各个企业的现状行内估计都耳闻目睹过,制种水平,可能连从前农民挑稻种麦种的那个水平都达不到。能不能出个微藻界的袁隆平,搞几个超级藻种出来,再诞生个微藻界的孟山都,商业化解决生产种的问题。

生产工艺这块可能要有所调整,产品标准也可能要改变。现状是今天客户来要求藻蓝蛋白含量高,明天客户来要求β-胡萝卜素含量高,后天又搞个什么稀奇古怪的要求来,企业只能苦中作乐。针对作为蛋白源的螺旋藻,蛋白指标是一方面,对后期加工会有影响的一些物质含量是必然要考虑的。

然后是蛋白提取的问题,这块本人是外行。湿提干提先不论,就几位业内专家的意见,藻粉脱腥是个问题,蛋白脱色也是个问题,螺旋藻自带高含量藻蓝蛋白,而且叶绿素含量也不算低,当然已经见到利用提取藻蓝蛋白之后的藻渣制取的螺旋藻蛋白小样,脱色做的很好的,工艺放大之后的成本是否划算还有待计算。最终的路线应该还是有综合提取/炼制的内容,把藻蓝蛋白,藻油等价值高的提取出来,剩下的渣渣再考虑蛋白提取。

食品加工这个内容,当然是让食品行业来扛。近期如果注意食品开发动向,植物肉(人造肉)是个不折不扣的热点:技术创业公司、传统素食企业、豆制品企业、肉企、甚至连锁餐饮企业和商超都加入进来,赛道日渐纷繁,这个领域的融资额增长飞速。不过仔细看看,投融资领域现阶段还是故事居多,产品端口还是没很好的解决品相、结构、汁水、色泽、口感等等一系列问题,有些只是在肉末产品中掺点大豆蛋白,除了健康、营养或者环保的话题,其他能讲的东西也不算多,所以这块的技术空缺可以说是非常大。

 

五、问题归属

成本是绕不开的话题,现在拿20多块钱一公斤的大豆分离蛋白做的植物肉价格都贵的让普通人难以接受,原料就超过这个价的螺旋藻“微藻肉”怎么做?如果强调健康功效,跟现在卖螺旋藻片又有什么大区别。常规条件下要把螺旋藻蛋白做到比大豆蛋白更便宜,至少目前有点超出想象力,商业模式下,大宗产品要做到盈利,网红带货也做不到啊!

不过这几年大家都亲身感受到了:遇到政治问题,如贸易战,有钱人家也不卖给你芯片和ASML光刻机;遇到气候问题,比如今年巴西干旱,大豆成本上升,产量有可能受到影响,如果持续干旱,后面会发生什么呢?再有就是这次的疫情,冗余设计的必要性就出来了,“深挖洞、广积粮”真的不是笑话,修十八车道,防的就是万一那么一堵……

不谈商业、不谈环保、不谈资源问题,至少技术环节先解决了,当个储备(冗余),万一遇到危难时刻,基建狂魔一个月修一百万亩藻池那不叫个事,全国万把亩养殖场做种液基地,铺满这一百万亩也就个把月的事,然后是几天收一波的事。

最后还是拿大豆做对比,能替代中国1%大豆蛋白的消耗量,就是省出近千万亩的耕地!土地这个问题,又有哪个地主嫌弃自己家里地多了!粮食这个东西,农耕民族对它的感受是切身又切身的!

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这个段子,起意在几个月前,开始的时候还是查了很多资料的,比如畜禽养殖的排碳量,人吃肉吃素的排碳量,各种吃素的健康功效之类的,开发作为饲料蛋白源等等,写半截觉得罗列这些有过分鼓吹和偏移自身爱吃肉立场的嫌疑,果断舍弃了;说解决思路或方案,专业知识又跨不过去;干脆简单点,图也一张不留,问题还是让大家来讨论!

 

俞建中博士系列藻类科普文章《光语带你认识微藻》第一辑链接:

光语带你认识微藻 第一篇——什么是微藻

光语带你认识微藻 第二篇——微藻的商业化开发和应用

光语带你认识微藻 第三篇——微藻培养简介

光语带你认识微藻 第四篇——紫球藻

光语带你认识微藻 第五篇——雨生红球藻

光语带你认识微藻 第六篇——虾青素与其功效

光语带你认识微藻 第七篇——盐藻与β-胡萝卜素

光语带你认识微藻 第八篇——地木耳、发菜和葛仙米

光语带你认识微藻 第九篇——微藻与不饱和脂肪酸

光语带你认识微藻 第十篇——裸藻(Euglena)

光语带你认识微藻 第十一篇——螺旋藻(一)

光语带你认识微藻 第十二篇—— 小球藻

俞建中博士系列藻类科普文章《光语带你认识微藻》第二辑链接:
光语带你认识微藻(第二辑) 第一篇 共生藻之虫黄藻

光语带你认识微藻(第二辑) 第二篇 颗石藻(Coccolithophores)

光语带你认识微藻(第二辑)第三篇 佐芬根色绿球藻

光语带你认识微藻(第二辑)第四篇 栅藻(Scenedesmus)

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