我們可以用太陽能微生物養(yǎng)活世界嗎

幾千年來，微生物在我們的食物和飲料中發(fā)揮了關鍵作用——從奶酪到啤酒——但它們對我們營養(yǎng)的影響可能很快就會變得更加重要。隨著人口持續(xù)增加以及對資源密集型動物產品的需求，世界正面臨著日益嚴峻的糧食挑戰(zhàn)。如果僅靠傳統(tǒng)農業(yè)來滿足這些需求，環(huán)境成本將是巨大的。由哥廷根大學校友領導的一個國際研究小組現在表明，使用太陽能電池板生產微生物蛋白質——不僅富含蛋白質，還富含其他營養(yǎng)物質——比種植傳統(tǒng)作物更具可持續(xù)性、效率和環(huán)境友好性。這種方法使用太陽能、土地、養(yǎng)分和空氣中的二氧化碳。他們的研究發(fā)表在 PNAS 上。

研究人員使用直接從實驗室結果中提取的計算機模擬，對大型微生物食品生產設施進行建模，這些設施使用太陽能、空氣、水和營養(yǎng)物質來培養(yǎng)微生物。收獲和加工富含蛋白質的生物質，產生的粉末可用作動物的飼料，或用作人類的食物。該研究對每個步驟的能源需求進行了分析，從一開始到最終產品，考慮到：發(fā)電(來自太陽能電池板)、微生物富含能量的底物的電化學生產、微生物培養(yǎng)、收獲，并加工富含蛋白質的生物質。比較了幾種類型的微生物和生長策略，以確定最有效的。

研究發(fā)現，與最高效的植物作物——大豆相比，每生產一公斤蛋白質，太陽能微生物只需要 10% 的土地面積。該研究計算出，即使在日照較少的北方氣候下，太陽能微生物食品的產量也可能遠遠超過主要作物的產量，同時最大限度地減少水和肥料的使用。重要的是，這種生產也可能位于不適合農業(yè)的地區(qū)，例如沙漠。

在之前的研究中，來自這些類型微生物的蛋白質在喂養(yǎng)牲畜時顯示出有益效果，并且已經在大規(guī)模生產。“我們希望微生物蛋白質作為我們飲食的補充劑也是有益的，因為它提供了由所有必需氨基酸以及維生素和礦物質組成的高質量蛋白質來源，”第一作者 Dorian Leger 解釋說，他進行了在哥廷根大學學習期間，與來自和以色列的同事一起在分子植物生理學的 MPI 中工作。“這項技術有可能支持糧食生產，同時防止對環(huán)境造成破壞。當前的耕作方法導致全球生態(tài)系統(tǒng)受到污染和水資源枯竭。”

目前，地球上 30-40% 的土地用于農業(yè)，但十分之一的人營養(yǎng)不良。Leger 說：“將營養(yǎng)豐富的微生物的培養(yǎng)與太陽能電池板等可再生能源系統(tǒng)相結合，有可能以更少的資源生產更多的食物。這可以釋放大量農業(yè)用地，此外，還可以防止自然生態(tài)系統(tǒng)的進一步破壞，從而為保護和可持續(xù)性做出寶貴貢獻，同時促進全球糧食供應。”

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