甲烷氧化菌（MOB）

（1）、技术原理

甲烷氧化菌以甲烷/甲醇为唯一碳源能源，通过RuMP或丝氨酸代谢路径合成蛋白，核心反应式如下：

1） RuMP代谢路径

CH₄+1.5O₂+0.118NH₄⁺=0.118(C₄H₈O₂N)+0.529CO₂+1.71H₂0+0.118H⁺

2） 丝氨酸代谢路径

CH₄+1.57O₂+0.102NH₄⁺=0.102(C₄H₈O₂N)+0.593CO₂+1.75H₂0+0.102H⁺

 

图1 甲烷氧化菌代谢通路

通过甲烷氧化菌-氢氧化菌联合零碳工艺实现甲烷碳全量转化，搭配自主研发的专用气体发酵反应器强化气液传质，实现甲烷向单细胞蛋白的高效转化。

（2）、技术创新性

· 开发了复杂环境甲烷氧化菌的单细胞筛选平台，获得特色菌株，构建复合菌群。

· 提出零碳工艺，解决甲烷碳转化损耗问题，提升碳利用效率。

· 研发自主知识产权多规格气体发酵反应器，填补国内空白。

 

图2 甲烷氧化菌的种质筛选

 图3 甲烷氧化菌培养工艺开发

图4  单细胞蛋白的中试平台和分析检测仪器

（3）、应用场景

①高值功能产品开发：富锌菌株可作为饲料添加剂，未来可用于食品。实现了甲烷氧化菌6.5mg/L高锌离子浓度条件下的正常生长，且单细胞蛋白的有机锌含量达到了16.93mg/g细胞干重，与市售富锌酵母水平相当，可以作为高值功能性饲料添加剂。

 

图5  富锌单细胞蛋白

 

②人工菌群构建：开发出不同的甲烷氧化菌群组合配方，与甲烷氧化纯菌相比，生产效率提升50%以上，还可以实现3000ppm硫化氢（20mg NaS/L）的耐受与转化含硫氨基酸。

 

图6 单细胞蛋白的人工菌群构建

③零碳技术：开发了甲烷氧化菌与氢氧化菌联合工艺，实现了甲烷碳的全量转化，单细胞蛋白效率最高可达14g/L以上，产品的氨基酸组成均衡，可媲美鱼粉。

 

图7 甲烷氧化菌与氢氧化菌联合工艺

 

 

图8 甲烷氧化菌与氢氧化菌联合单细胞蛋白的氨基酸组成