我国畜牧养殖业最大的挑战是饲料蛋白过度依赖进口,因此致使我国粮食安全问题存在重大隐患。因此寻求新的高品质、低成本饲料蛋白质来源和创新工艺路径,以补充和部分代替鱼粉、动物源蛋白及大豆等传统饲料蛋白缺口已经成为行业关注的焦点。
宁夏未来生物科技有限公司(以下简称“未来生物”)成立于2015年,是一家以酵母及酵母产品的研发、生产和销售为一体的科技型企业。未来生物与中科院天津工业生物技术研究所吴信研究员团队合作,利用合成生物学技术构建了高效的微生物蛋白合成底盘,通过连续发酵工艺生产高品质单细胞蛋白。公司核心产品可以作为饲料原料补充和部分替代传统高品质蛋白饲料源,为缓解当前国内粮食安全隐患和人畜争粮等问题提供了全新的解决方案。
近期,我们对未来生物董事长刘曙光教授进行了专访,围绕公司的业务模式、核心技术、行业现状及未来发展趋势等问题进行了深入沟通。
刘曙光:宁夏未来生物科技有限公司创始人,长期从事煤化工工艺开发及生物工程设备设计、工程应用工作。
中国的畜牧养殖业是一个万亿级产业,关系到国计民生。然而,中国受耕地资源的限制,在保障主粮完全自主可控的情况下,国内可进行饲料粮尤其是大豆种植的耕地面积相对有限,饲料蛋白严重依赖进口,无法满足日益增长的畜牧养殖业的需求。
我国养殖业的饲料配方结构以玉米、豆粕为主。我国饲用豆粕主要来源于进口大豆压榨生产,国内大豆压榨企业每年豆粕产量为7000多万吨,绝大部分进入了饲料生产。近年来,国际市场豆粕价格上涨较快且不稳定,给国内养殖业发展带来一定困扰,多元配方、少用豆粕、降低风险成为行业共识。据专家测算,2021年全国养殖业饲料消耗量约为4.5亿吨,豆粕用量在饲料中的占比为15.3%。
在此背景下,以微生物蛋白、微藻蛋白、昆虫蛋白等为典型代表的非土地依赖型蛋白来源成为弥补饲料蛋白缺口的重要手段。当前我国正处在创新饲用蛋白市场放量的前夜。
刘曙光董事长认为目前中国进入工业化蛋白阶段的条件已经基本具备。利用工业化技术和设备可以规模生产工业蛋白,产品品质全程可控,成本优势明显,主要用于饲料原料和新型氮源。现阶段工业蛋白的行业热度日趋走高,越来越多处于行业头部地位的企业和投资机构开始进入这个新兴的赛道,进行前瞻性布局。
在充满不确定性的当下,粮食安全和自主可控成为越来越多国家的核心关切话题。不同来源和类别的新型蛋白获得各国农业食品主管部门批准进入市场已经不再是罕见的新闻。我国农业农村部也对新型蛋白源进入饲料行业持开放包容态度,按照农业部相关规定进行认证,通常1-2年即可获得相关批准。
当前,我国微生物蛋白赛道仍然面临诸多挑战。酵母作为人们熟知的一种真核微生物,在食药方面的应用已有悠久的历史,在现代蛋白生产和生物合成方面也有非常广泛的应用。传统酵母水解蛋白产业链上游碳源以战略物质蔗糖为主,产能受限。按照海关总署数据,2022年我国进口食糖527万吨。这就导致了酵母水解蛋白生产成本较高,且原料端自主可控程度较低,作为我国饲料蛋白替代方案的可行性不高。
酵母菌是一群单细胞的真核微生物,与人类的关系极为密切,是人类实践中应用较早的一种微生物,早在4000多年前的殷商时代,我国劳动人民就会酿酒,一般酿酒时应用到的有酿酒酵母、葡萄汁酵母、汉逊酵母、毕赤酵母、假丝酵母等。毕赤酵母因其天然的甲醇高效利用特性,近年来成为碳一底物生物利用的高潜力微生物底盘宿主之一。
一碳毕赤酵母蛋白的产业链主要依托于煤化工产业。我国的煤炭储量排在世界第三位,同时是世界上第一大煤炭生产国,产量占全球煤炭产量的一半以上,煤化工产业在技术、规模和成本方面都具有明显领先优势。甲醇是煤化工的主要产物之一,2021年我国煤制甲醇产量为7741万吨。因此,我国利用毕赤酵母生产蛋白将大大降低生产成本,原料来源完全可控,具备极强的竞争优势。
利用毕赤酵母开发高品质、低成本的创新蛋白是中国几代化工和微生物行业专家多年努力的方向,也是降低我国饲料蛋白进口依赖度的有效解决方案之一。
当技术成熟度满足工业化需求前提下,资本是市场驱动的关键因素。数百万吨的市场需要超大规模的工厂建设才能满足市场需求。超大规模甲醇行业通过一碳毕赤酵母蛋白技术与下游蛋白的强烈需求联通,肯定会创造出一个巨大的替代市场。目前,以毕赤酵母蛋白为代表的工业发酵饲料蛋白已经处于行业发展的黄金时期。
2012年,未来生物创始团队瞄准高品质饲料蛋白严重依赖进口的行业痛点,基于超过20年的技术累积把一碳毕赤酵母蛋白作为主要工作方向。特别是揭榜挂帅十四五项目“蛋白饲料生物工程制造前沿技术及新产品创制”支持下,未来生物和中国科学院天津工业生物技术研究所吴信研究员团队围绕毕赤酵母蛋白生物制造的技术与产业化瓶颈,基于人工智能驱动的合成生物学“使能”技术,解析微生物碳氮源高效利用与蛋白质定向合成的基本规律及其调控机制,选育了多株高效利用多碳源的核心酵母菌株,突破甲醇原料利用、能量代谢、氨基酸和蛋白质生物合成的限速瓶颈,创建甲醇微生物蛋白高效合成的细胞工厂。
建立了甲醇微生物蛋白低能耗、无三废绿色发酵工艺,于2023年已经建成了万吨级的甲醇微生物蛋白产业化示范线并成功达产,实现新型蛋白原料原创性工业路径的重大突破,将为我国蛋白原料的自主供给形成重大科技支撑,助力我国替代蛋白行业可持续性发展。
未来生物是一家专业致力于酵母蛋白源产品创制研发、生产及应用的专业化公司。公司致力于环保集约型生产工艺的研发,以酵母类产品的生产、深加工及科学应用为主要目标。 目前公司已建成全套万吨级不锈钢全自动液态发酵生产线,已经形成了万吨级高品质蛋白生产线,具备年产万吨高品质酵母水解物能力。产品具有超高品质,低成本等优势。
公司具有自主知识产权的一碳毕赤酵母菌株蛋白含量超过55%,比同类产品高出20%,同时生产成本低于市场平均值15-30%。此外,在煤制蛋白关键技术的突破和创新方面,未来生物已经取得了重大进展。公司已实现国内首套万吨级酵母蛋白工厂投产,工业化装置颠覆性革新,快速形成低耗能、高转化的规模化量产。万吨级一碳毕赤酵母蛋白工业示范项目的成功建设和稳定生产意味着项目取得了重大成功。公司的产品具有低成本和高品质的特点,经过第三方成果评价,相关系列技术被认定为世界领先。
在打磨产品和服务体系的过程中,未来生物组织了一支专家团队对现有市场特点进行了深入分析,并向市场学习。采用高品质、同价格的市场策略,收到了很好的反馈。此外,公司与动物营养专家合作,针对产品的应用进行了大量的基础科研工作,进一步推动了产品的推广和应用。在产品推向市场的过程中,未来生物面临了诸多挑战。中国养殖业是一个技术需求巨大的行业,客户对新产品新技术有着强烈的需求,使得公司产品的市场前景广阔。同时,养殖业也是高度集中的市场,目前产量很难满足众多客户的需求。有些客户甚至提出全部买断产能的方案。这让未来生物意识到,大规模、超高性价比应该成为我们产品的主要特点。在与行业头部企业交流的过程中,未来生物发现他们对降本增效的新技术、新产品的需求非常强烈。
同时,项目原料助力碳减排,下游已经通过头部饲料企业验证,具有高溢价空间。此外,公司还作为“十四五国家重点研发计划”“新型蛋白饲料原料生产示范基地”,开展了系列动物试验,根据农业农村部新饲料原料相关要求开展了系列工作。这一国家级项目的承接进一步证明了公司在行业内的领先地位和影响力。
未来生物正以其创新的技术和产品推动着“创新蛋白”的未来之路。刘曙光董事长表示,公司将持续加大研发投入,优化和完善技术和产品。同时,公司计划进一步扩大量产规模以满足市场需求,正在积极寻求合作和交流,共推创新蛋白领域的发展。
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