何もないところから「肉」を創り出す、産業排気ガスも「一汁四菜」に変えられるのか？ !丨偉大な国の技術

中国の「天眼」、神舟宇宙船、墨子「メッセージ伝送」、高速鉄道、北斗ネットワーク、スーパーコンピューター「威力発揮」、大型航空機の初飛行、国産空母、第5世代航空機…2012年から2022年まで、中国共産党第18回全国代表大会から10年間で、中国人民は数え切れないほどの刺激的な科学技術の成果を達成した。 「世界に追いつく」強国になるという中国の夢は歴史的な飛躍を遂げた。

中華人民共和国が建国73周年を迎えるにあたり、北京デジタル科学センターは、中国共産党第18回全国代表大会以降の目覚ましい科学技術の進歩を視聴者に紹介し、「大国の科学技術 ― 大変革と技術飛躍の10年」と題する一連の特別写真と文章を大々的に発表し、過去10年間に党の指導の下で偉大な祖国が成し遂げた科学技術の成果を皆様とともに振り返ります。

監査専門家：Ji Shi

ライフフィールドオブザーバー

数日前、人工肉の宣伝と導入が圧倒的で、一時期大手メディアで熱く議論されました。しかし、ほぼ同時に、中国も「ひっそりと」大きな進歩を発表しました。産業の排気ガスを利用してタンパク質を生産し、1万トンの生産能力を達成したのです。

そのニュースを聞いた瞬間、ひどい大気汚染、あらゆるものの枯れ、そして人々が必死に食糧資源を奪い合う様子など、終末的な光景が頭に浮かびました。将来この技術が本格的に実現できれば、産業排ガスもリサイクルできるようになるのでしょうか？

出典：映画「終末からの脱出」

明るい面としては、SF映画で描かれる恒星間旅行にも、同様のブラックテクノロジーのシーンがある。パソコンで料理の名前を確認すれば、さまざまな料理や飲み物を直接手に入れることができます。では、将来の宇宙旅行では、食糧備蓄について心配する必要はなくなるのでしょうか?

出典: アメリカのテレビシリーズ「The Orville」 結局のところ、産業時代では排気ガスが不足することはありません...

しかし、ちょっと待ってください...人工肉はこれまで非常に物議を醸してきましたが、有毒と思われる産業排気ガスについては言うまでもありません。こんなものを作って本当に大丈夫なのでしょうか？

この問題は、どのような種類のタンパク質を生成するかということから始まらなければなりません。

タンパク質はどこから来るのでしょうか？

生成されるタンパク質は何も新しいものではありません。実際、それは生物学的代謝物です。しかし、このタンパク質は、これまでの二酸化炭素や人工肉から合成されたデンプンとは異なります。人工的に合成された工業製品ではなく、ヨーグルトと同様に微生物発酵技術によって直接生産された代謝物です。

使用される微生物はクロストリジウム・エタノラムと呼ばれ、工業用エタノール生産に使用される一般的な細菌株です。炭素を含む産業排ガスと反応してエタノールマッシュを生成し、最終的に蒸留してエタノールを得ることができます。エタノールの原料 Clostridium ethanolicum丨写真提供：中国農業科学院飼料研究所 しかし！誰もが覚えておくべきことが1つあります。それは、何もゴミではなく、間違った場所で使用されているリソースだけであるということです。

これまでの工業生産では、蒸留塔内に非常に粘性の高いペーストが存在し、それが塔板を塞いで蒸留パイプラインシステムの操作を妨げ、収量に重大な影響を与えることがよくありました。技術者たちは常にこの厄介な問題を解決し、それを取り除く方法を見つけたいと考えてきました。北京に拠点を置くエタノール生産会社は、エタノールを分離して使用価値があるかどうかをテストするという建設的な提案を行った。

この時点で、世界の「新世界」のまったく新しい一角が明らかになりました。

出典：中国バイオテクノロジーネットワーク

研究者らが多数の実験を行ってタンパク質を分離した後、それは検査のために国家飼料品質監督検査センター（北京）に送られた。その結果、ペーストの主成分はクロストリジウム酢酸タンパク質と呼ばれるものであることが分かりました。タンパク質構造は単純で、粗タンパク質含有量は83％以上、18種類のアミノ酸がタンパク質の94％を占めています。必須アミノ酸10種の含有量と構成比は魚粉に近く、大豆粉よりはるかに優れており、重金属含有量も基準を超えません。

さらに、研究者らはさまざまな一般的な魚を対象に実験を行った結果、飼料に3%～4.5%のクロストリジウム酢酸塩タンパク質を加えると、魚の胃腸機能と肝臓機能が大幅に改善されることを発見しました。割合が約18％に増加しても、魚の成長、血液生化学指標、肝臓および腸組織の形態に悪影響はありませんでした。また、流動性、粘度、水溶性などの指標も良好で、飼料加工条件も良好です。

つまり、このタンパク質は比較的安全なタンパク質飼料原料です。

クロストリジウム・エタノリカの好転

次に、生成されたタンパク質を紹介する際には、その「母体」であるクロストリジウム・エタノラムについて確認する必要があります。天然の生物学的代謝物であるにもかかわらず、なぜ今になってその有用性が発見されたのでしょうか?

問題を引き起こしているのは、惰性的な思考であるとしか言えません。

エタノールクロストリジウムはもともとベルギーの科学者によってウサギの腸から分離され、一酸化炭素または二酸化炭素を炭素源としてエタノールを生産するための発酵菌株として使用されていました。この研究はさまざまな国で長年にわたって行われてきました。

ウサギ 出典: Wikipedia

エネルギー研究のほとんどは、酢酸やエタノールなどの化学物質を合成するための一酸化炭素のバイオ発酵に焦点を当てており、微生物株によって合成されるタンパク質とその機能性に関する研究はほとんどありません。微生物タンパク質を専門とする科学者でさえ、主に酵母、乳酸菌、微細藻類、そして伝統的に食用とされているその他の細菌に研究を集中させており、その結果、クロストリジウム・エタノリカムなどの微生物タンパク質は、タンパク質分野では背景に追いやられたり、ゴミにされたりしている。

この研究の意義と、研究によって生産された魚の飼料の用途は何ですか？私たちの国では、動物の「配給」、つまり飼料から始めなければなりません。

家禽や家畜を飼育したことがあるかどうかに関わらず、動物飼料の成分についてある程度理解しておく必要があります。そこにはエネルギー飼料とタンパク質飼料を代表するトウモロコシと大豆粕という欠かせないものが2つあります。

我が国の巨大な養殖産業を支えるため、我が国の飼料生産量は2021年に2億9000万トンに達し、世界第1位となり、年間飼料消費量は約4億5000万トンです。エネルギー飼料を考慮に入れない場合、単純な推定では 8,000 万トンの純粋なタンパク質飼料が必要になることがわかります。

近年、我が国では高品質の飼料用タンパク質原料が極度に不足しており、大量に輸入せざるを得ませんでした。中国の対外依存度は長い間70％を超えている。我が国は毎年約150万トンの魚粉と約1億トンの大豆を輸入しており、飼料用の大豆粉の年間消費量は約7,000万トンです。

出典: Wikipedia

動物性タンパク質は価格が高く、植物性タンパク質は耕作面積が小さい、気候条件が変わりやすい、生産サイクルが長い、物質やエネルギーの変換効率が低いなどの要因の影響を受けるため、生産能力を大幅に向上させることは困難です。当面の間、我が国は飼料用タンパク質原料を輸入する状況から抜け出すことができないでしょう。

エタノールクロストリジウムプロテイン（タンパク質含有量83％）1,000万トンが工業的に生産されると仮定すると、輸入大豆換算で2,800万トンに相当し、これは中国の年間大豆輸入量の3分の1に相当する。これは中国が「大豆輸入依存症候群」から抜け出すのに役立つだろう。

さらに、中国は毎年少なくとも1兆2千億立方メートルの二酸化炭素を多く含む産業排ガスを排出している。これらの産業排ガスをバイオ発酵技術を用いて効率的かつクリーンに利用すれば、年間1,000万トンのエタノールクロストリジウムタンパク質を生産することができ、これは2億5,000万トンの二酸化炭素排出量の削減に相当します。

大豆由来 |ウィキペディア

しかし同時に、エタノールクロストリジウムタンパク質などの新しい飼料タンパク質源は、その品質と利用効率をさらに向上させるために、さらなる研究が必要であることに留意する必要があります。細菌株と生産プロセスを改善することで、コストをさらに削減し、タンパク質生産を増やすことが急務となっています。

エタノールのクロストリジウムタンパク質の総量は、現時点では大豆を代替できるほどには程遠いが、将来的にはタンパク質飼料の輸入依存を解決できれば素晴らしい。少なくとも、一酸化炭素などの産業排気ガスを利用して細菌タンパク質を生成する技術は存在しており、可能性は無限大だ。

「デュアルカーボン」目標の呼びかけのもと、二酸化炭素排出量の削減と環境保護を両立するこの技術は、確実に「カーボンニュートラル」の早期達成に貢献するでしょう。

また、ここで注目すべきは、自動車の排気ガスには炭素含有ガスだけでなく、窒素酸化物、硫黄酸化物、鉛化合物などの有害ガスも含まれているということです。これらをいかに除去するか、また、それらがクロストリジウム・エタノラムによる炭素含有ガスのタンパク質への変換に影響を与えるかどうかは、現実的に検討しなければならない問題です。