- 德國研究人員開發太陽能技術生產氨基酸以支持可持續蛋白質供應。
- 該技術利用二氧化碳、氫氣和甲醇作為原料，減少農業依賴。
- 模塊化系統可生產七種不同的氨基酸，應用於畜牧飼料和培養肉。
- 目前技術仍在概念驗證階段，需提高轉化效率以實現商業化。
德國研究人員開發了一種利用太陽能進行氨基酸生產的過程，該過程以二氧化碳、氫氣和甲醇為原料。這項技術由慕尼黑工業大學（TUM）的科學家們研發，他們相信這能夠提供一種更可持續的方式來生產用於畜牧飼料和培養肉的氨基酸。根據團隊的説法，這項創新正值全球食品需求預計到 2050 年將增長約 60%之際，而新農耕用地的增長則僅預計約 2%。這種方法還能減少對研究密集型農業的依賴。
慕尼黑工業大學生物源化學教授及 TUM 斯特勞賓校區校長沃爾克·西貝爾（Volker Sieber）表示：「從長遠來看，這種方法可以幫助更有效地利用現有土地，並促進氨基酸的可持續生產。」
技術運作原理
該系統通過光伏（PV）系統將太陽能轉換為電能，然後利用這些電能產生氫氣，並將其與捕獲的二氧化碳結合生成甲醇，這是一種廣泛使用的工業化學品。同時，專門的酶通過一系列反應將甲醇轉化為氨基酸。在此項目中，團隊展示了七種氨基酸的生產，包括甘氨酸、絲氨酸、L-丙氨酸、L-天冬氨酸、L-纈氨酸、L-穀氨酸和 L-脯氨酸。酶的選擇決定了過程中所產生的氨基酸。研究人員開發了一種模塊化系統，使其能夠生產七種不同的氨基酸。
根據團隊的説法，這一方法提供了一種替代方案，無需依賴植物作為主要的蛋白質生產來源。西貝爾表示：「植物利用陽光來構建生物質，但它們在這方面的效率相對較低。我們正在探索一種替代途徑，首先將可再生能源轉化為化學能載體，然後再轉化為有價值的蛋白質構建塊。」這一模塊化平台建立在團隊 2023 年的工作基礎上，當時他們從綠色甲醇中生產了 L-丙氨酸。慕尼黑工業大學研究員維維安·維勒斯（Vivian Willers）指出：「從一種氨基酸開始的研究，正逐漸演變為一種從可再生能源生產蛋白質構建塊的平台技術。」
應用與潛在影響
潛在用途方面，慕尼黑工業大學的博士研究員維克託莉亞·萊曼（Viktoria Lehmann）透露，乳牛需要富含氨基酸的飼料以支持高產奶量。同時，每年有數百萬噸這些蛋白質構建塊被用於畜牧飼料。萊曼解釋道：「然而，它們的生產消耗了大量的土地、水資源和其他資源。我們希望找到更有效率的方式來滿足這一蛋白質需求。」但研究人員指出，這項技術的應用不僅限於畜牧飼料。氨基酸也是培養肉生長所需的培養基的重要成分。
此過程還能減少對如大豆等富含蛋白質的飼料成分的依賴，而這些成分通常會帶來顯著的土地使用和環境影響。
目前，這項技術仍處於概念驗證階段。儘管團隊成功展示了完整的生產鏈，產量仍然過低，無法商業化應用。他們現在打算提高轉化甲醇的酶的效率。西貝爾在新聞稿中總結道：「我們的工作主要是證明技術的可行性。我們已經展示了可以從基於二氧化碳的甲醇中生產廣泛的生物相關氨基酸。」該研究已發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊上。
新技術對可持續蛋白質生產的影響
這項新技術的開發正值全球對可持續食品需求上升的背景下，提供了一種替代植物蛋白的方案。隨著土地和水資源的限制，利用太陽能和二氧化碳生產氨基酸的方式，能有效減少對傳統農業的依賴，並降低環境影響。雖然目前仍在概念驗證階段，但若能成功商業化，將對畜牧業和培養肉的發展帶來重大貢獻，推動食品生產的可持續性。