转自:成都日报锦观
淀粉含量超越水稻 蛋白含量堪比大豆 马斯克拿它当太空粮食供给
浮萍什么来头?
第三届浮萍资源开发与利用研讨会在蓉举办
“雨过浮萍合,蛙声满四邻。”近千年前,苏轼以雨后浮萍的动态,勾勒出雨后生机盎然的乡村。千年之后,中国科学家正在深入挖掘浮萍在粮食安全、资源循环利用以及生物制造领域的应用价值。
12月19日至21日,以“浮萍:生物制造与替代蛋白开发——从基础到应用”为主题的第三届浮萍资源开发与利用研讨会在蓉举办。
浮萍,有什么用?
欧洲食品安全局(EFSA)今年正式批准浮萍在欧盟内作为新鲜蔬菜生产和消费;马斯克的Spacex公司将浮萍作为太空食物补给,送往国际空间站……浮萍,这种生长迅速且结构简单的高等植物,因其价值逐渐被发掘而备受关注,从而渐渐走进人们的生活。
看似不起眼的水生植物,浮萍到底什么来头?浮萍是一类在全球广泛分布的水生植物,生长期长,在温、热带地区可全年生长。其繁殖速度极快,最适条件下30小时即可翻倍,是生长速度最快的开花植物之一。
水上飘着的小小浮萍,到底有什么用?随着合成生物学、分子育种与生物制造技术的跨界融合,浮萍的应用边界持续拓展——有研究表明,浮萍蛋白和淀粉生产能力较传统作物具有显著优势,成为合成生物学开发的优质底盘物种;在废水资源化、碳汇固持等领域应用技术突破,使其成为“双碳”目标下生态产业的重要载体。
“以谷物为代表的粮食生产正面临增产瓶颈,生产方式也不可持续,同时气候变化、农药化肥超量使用、微量矿物元素缺乏(中国和全球部分地区)等问题也逐渐显著。”研讨会上,中国科学院成都生物研究所研究员赵海在《浮萍的蛋白与淀粉合成》报告中以人类社会面临的粮食困境举例,分析了浮萍作为新型粮食资源的独特优势。
面对这些风险与挑战,应该如何破题?在赵海看来,浮萍的应用研究也许是破题的关键路径之一,“浮萍在粮食安全、资源循环利用和生物制造领域具有广泛的应用前景。”
“从突破粮食困境的角度来讲,浮萍作为新食物资源,其优势十分明显。”赵海分析道,浮萍是水生植物,不与粮争地,且环境稳定性强;生长速度快(可实现指数级生长),不仅产量高还能全年生长; (近)二维生长,易于调控,便于开展垂直种植及工业化生产。
浮萍,能耐有多大?
“除了不苛求生长环境且产量可观外,浮萍还富含蛋白质、淀粉、黄酮、维生素等微量营养成分,能够应对目前食物结构带来的‘隐性饥饿’。”谈及浮萍的营养优势,赵海特别介绍道。
截至目前,赵海研究团队已实现浮萍高淀粉积累的技术突破——实验表明,经过10天培养,淀粉含量从初始的6.52%提高到75.88%,淀粉积累速率达到8.55g/㎡/d,是对照的5倍。照此计算,每年每亩水面可生产淀粉2吨以上,是水稻亩产淀粉的6倍以上,具备解决粮食安全问题的潜力。
“同时,我们还开发了可食用清洁高蛋白浮萍生产技术,多个属的浮萍株系蛋白年产量>1000公斤/亩,最高达1567公斤/亩,蛋白含量最高达50%。”赵海介绍道,各种实验数据都可说明浮萍具备大豆替代潜力。
除了研究成果,浮萍的实际应用到了哪一步?赵海带领研究团队在云南、四川等地推动小规模种植,进一步探索其应用价值。
在云南滇池,赵海团队发现,农村生活废水规模化培养浮萍,每亩每年可固定二氧化碳4.7吨,除去污水中的氮140公斤以上,磷30公斤以上。这足以表明,该系统不仅可以提升污水处理厂技术,还能推进酿酒、食品加工等高碳高氮磷废水的高值化利用。
在四川威远,赵海团队打造了规模化富营养水处理与浮萍生产系统,处理富营养废水可实现蛋白产量达850公斤/亩/年,是大豆亩产蛋白的10余倍,运行成本低于15元/公斤蛋白。
与此同时,浮萍还可利用养殖废水生长,能建立集经济和环境效益于一体的绿色经济模式。再者,浮萍得益于水生、均质界面生长,还可建立不依赖耕地、工厂化的粮食生产模式。“总的来说,对浮萍的应用研究,对未来构建可食用、可工业化、可持续的新型粮食生产体系有着重要意义。”赵海告诉记者。
成都日报锦观新闻记者 黄雪松 受访者供图
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