2月17日，记者从中国农业科学院棉花研究所了解到，该所研究员李付广团队成功实现了将棉花秸秆转化为微生物蛋白的技术突破，这一成果为棉花秸秆的高值化利用以及饲料蛋白资源的开发开辟了全新路径。相关研究成果近日发表在了学术期刊《生物资源技术》上。
根据农业农村部畜牧兽医局的统计数据，在2023年，我国饲料用量在粮食消耗中所占比例达到了53%，饲用蛋白资源短缺的问题较为突出。把丰富的农业秸秆资源转化为饲用蛋白饲料，成为解决这一问题的可行办法。
棉花是我国重要的经济作物之一，常年种植面积约4500万亩。棉花生物质主要由纤维、棉籽和棉秆构成，三者的比例大致为1∶1.5∶5，其中秸秆的生物量占比最大。统计显示，2024年我国棉纤维产量为616.4万吨，按照上述比例计算，棉花秸秆的产生量约为3000万吨。目前，棉花秸秆主要的处理方式是还田和焚烧，这在很大程度上造成了资源的浪费。
李付广表示：“和其他禾本科类农作物秸秆相比，棉花秸秆的木质化程度更高，其转化利用的难度也更大。”棉花秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中纤维素和半纤维素约占65% – 85%。纤维素、半纤维素经过水解后会产生葡萄糖和木糖，这两种糖可以被微生物转化为多种高附加值产物。不过，在自然界中，多数微生物能够利用葡萄糖，但可以有效利用木糖的微生物却比较少。所以，筛选出能够同时高效利用葡萄糖和木糖的菌株，是将秸秆水解后转化为微生物蛋白的关键所在。
研究团队对棉花秸秆不同部位木质纤维素的基本特征进行了解析，进而评估了这些部位作为生物质原料的潜力，为棉花秸秆的原料化利用奠定了基础。通过对多种微生物进行筛选，团队获得了一种能够高效利用葡萄糖和木糖合成蛋白质的酵母菌。经过发酵，微生物将秸秆水解液转化为微生物蛋白，每升发酵液中的微生物蛋白量达到了5.74克，并且氨基酸含量丰富。每吨棉花秸秆可产生约84公斤微生物粗蛋白和36公斤碳水化合物。
中国农业科学院棉花研究所副研究员蔡成固介绍：“按照这一工艺，我国每年产生的棉花秸秆可转化为约250万吨微生物蛋白和约100万吨碳水化合物。剩余的秸秆残留物质主要为木质素，还可以进一步转化为腐殖酸和化肥缓释剂等，从而实现棉秆的全组分利用，提升棉秆转化的整体经济性。”通过生物转化技术，将原本难以处理的棉花秸秆转化为微生物蛋白，不仅能够为畜牧业提供充足的蛋白饲料，还将有力地推动棉花产业的可持续发展。
