煤制甲醇蛋白技术意义深远

当前，我国已成为世界上少有的几个饲料生产大国之一，但饲料生产的主要原料——蛋白质却缺口巨大，严重依赖国外进口。为补充饲料蛋白资源，我国每年必须大量进口鱼粉和豆粕。据统计，2012年我国进口大豆接近6000万吨，进口鱼粉累计达90.8万吨，对外依存度达到80%以上。因此，发展煤制甲醇蛋白就成为解决我国饲料蛋白资源及食品工业蛋白质短缺问题的重要途径之一。

煤制甲醇蛋白是以现代生物技术与传统化工相结合，以煤基甲醇为主要原料而生产的新型生物蛋白质资源，符合国家煤化工产业政策，同时能够促进煤炭工业的高效清洁绿色发展，对提高煤化工产品的附加值、延伸煤化工产业链及推进煤化工产业升级具有巨大的意义。

甲醇蛋白是以甲醇为基质生产的单细胞蛋白。单细胞蛋白又称微生物蛋白，指的是从纯培养的微生物细胞中提取的总蛋白，可作为人或动物蛋白的补充。在单细胞蛋白中，目前能够工业化大量生产的就是甲醇蛋白，被称为第二代单细胞蛋白。甲醇蛋白相对于其他单细胞蛋白来讲，具有资源丰富、原料易得、不占耕地且生产不受气候条件影响、可大规模工业化生产、蛋白质量稳定、营养价值高等特点。

英国帝国化学工业集团于1980年建设了世界上第一座甲醇蛋白工业生产装置，规模为10万吨/年，并拥有世界上最大的连续发酵罐。但这条生产线不久即停产。该法采用嗜甲醇营养细菌连续发酵生产单细胞蛋白，产品中含有72%的粗蛋白。

自20世纪70年代以来，我国也在大力开展甲醇蛋白的研究。主要单位包括中国科学院微生物研究所、北京市营养源研究所、山西微生物研究所、中国科学院上海有机研究所、中国石油克拉玛依研究院、四川大学、南京工业大学、河南工业大学等。有报道称，2005年，中国石油克拉玛依石化公司研究院引进一株铜绿假单胞菌Sx，使甲醇转化率达40%以上，蛋白质含量达60%以上，居国内领先水平。但这些技术均离大规模产业化尚远，尤其不能满足万吨级以上大规模甲醇蛋白生产的技术要求。至今，我国尚无甲醇蛋白工业生产装置。但近几年，随着煤制甲醇产量的增长和蛋白质饲料的日益短缺，通过建立大型发酵生产装置生产甲醇蛋白的项目吸引了国内多家煤化工企业关注。

煤制甲醇蛋白有两大技术优势。

一是煤制甲醇蛋白能够充分发挥利用矿区劣质粉煤的高灰、高硫、发热量低、挥发分高的特点，使大量的煤炭资源，特别是劣质煤炭资源得到就地转化，为调整产业结构、转变发展方式做出贡献。

二是实现了由煤炭到煤化工，再到甲醇制甲醇蛋白的产业化发展，整合了区域资源优势及产业链。

同时，该技术还缓解了甲醇产能过剩。目前国内甲醇企业开工率为55.52%，部分企业迫于出货压力，纷纷调低装置负荷，甲醇产能处于极度过剩的状态。甲醇产能过剩一直是行业急需解决的问题之一。在甲醇蛋白的生产中，煤基甲醇的成本占总成本的40％以上，社会效益和经济效益均十分可观。所以，无论从开发煤基甲醇下游产品还是从饲料工业的需求角度分析，煤制甲醇蛋白都是一个十分重要且极具市场潜力和发展前景的产品。

煤制甲醇蛋白有四大关键技术。

一是高效甲醇利用转化菌株的筛选与选育。缺少甲醇利用效率高的甲醇蛋白生产菌是限制甲醇蛋白生产的关键因素，并决定着整个生产过程的经济性和可行性。

二是利用高效转化菌株进行工业化生产的工艺流程及控制技术参数。这是保证菌体处在最佳生理状态，进行快速生长及蛋白合成的又一关键。

三是甲醇蛋白发酵生产的提取工艺。这是确保获得高得率所需产品，并提高产品质量的关键技术。

四是甲醇蛋白生物安全性相关实验基础。这是确保甲醇蛋白能够市场化的前提和保障。

河南义马煤业集团煤生化高科技工程有限公司与国内多所知名高校合作，经长时间的技术攻关，在上述关键问题上均获得了技术突破，主要成果如下：

通过对多种微生物的筛选，获得到了一株可高效利用甲醇的甲醇蛋白高产菌株毕赤氏酵母菌株HGD-01并对其进行诱变获得了耐甲醇的高产菌株（已获得中国典型培养物保藏中心菌种保藏号CCTCCM2012342）。利用该菌株生产甲醇蛋白的发酵周期约为72～80小时。对其生产的甲醇蛋白结果分析为：甲醇蛋白生产效率对数期达到3千克/立方米·小时（干基），粗蛋白含量55%以上（干基），氨基酸总量在50%以上，甲醇蛋白产品中水分不高于8%，灰分不高于7%。发酵后期发酵液湿重达到450～480克/升，发酵液菌体干重160～192克/升，发酵液菌体平均得率为16.5%。

采用了甘油流加、变温发酵和饥饿培养法等独特的发酵技术，甲醇蛋白产率较高。在菌体增殖阶段采用菌体最适生长温度，并适当流加甘油进行培养，在蛋白含量增加阶段进行降温发酵。通过对甲醇蛋白生产条件的优化，提高了煤基甲醇原料的利用效率。在对发酵液进行离心提取菌体蛋白后，清液可用作下批料的配料水，减少了厂区脱盐水用量。进行连续发酵可提高投料盐的利用率，降低了原料成本，节约了水资源，减少了废水排放。

在甲醇蛋白提取工艺上，义马集团采用了分步

现在，义马集团建立了一条年产2000吨甲醇蛋白的工业生产示范线，并与河南工业大学甲醇蛋白研究小组共同研发了适合甲醇蛋白发酵生产的规范生产线。该技术具有完全的自主知识产权，可填补我国大规模甲醇蛋白生产的技术空白。

当然，煤制甲醇蛋白技术的产业化在我国仍然处于起步阶段。除了技术方面的原因外，甲醇蛋白的生产成本和甲醇蛋白未列入《饲料原料目录》是其产业化裹足不前的主要原因。甲醇蛋白生产主要受对原料价格变化、市场销售价格变化、国家产业政策变化等影响较大，这些因素会对本项目带来不确定性风险。

（作者为河南义马煤业集团煤生化高科技工程有限公司总经理）

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