文章导读
你还在为饲料成本暴涨和养殖业抗生素滥用而头疼吗？当大多数研究还在用粮食原料苦苦挣扎时，西安交大团队直接把目光投向了空气和甲烷。实测数据显示，他们培育的甲烷菌体蛋白必需氨基酸含量接近50%，比高端鱼粉还高，但这还不是最颠覆的——真正让肠道炎症小鼠模型快速恢复健康的，竟是菌体中一种能精准调节肠道菌群的活性物质。这项技术如何用“甲烷+空气”的极简配方，同时解决饲料安全和无抗养殖两大难题？答案就藏在那套让传统工艺望尘莫及的智能供料系统里。
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近日，西安交通大学费强教授团队在一碳生物制造领域取得关键突破，成功攻克非粮原料替代饲料制备的关键技术，实现以甲烷与空气来源氮素为原料，一步生物转化合成菌体蛋白与饲料添加剂，为我国农业农村低碳发展、保障动物精细饲料供应链安全、助力养殖业无抗转型提供全新技术解决方案。相关成果以《生物转化甲烷与氮气源铵盐合成护肠益生营养物》(Biological valorization of methane and nitrogen gas-derived ammonia via methanotrophic bacteria for gut-beneficial nutrients) 为题在国际权威期刊《自然通讯》（Nature Communications）在线发表。
我国沼气、煤层气、页岩气等分散式甲烷资源储量丰富，但传统燃烧转化模式导致碳原子经济性受限，已难以实现其高值化利用。天然嗜甲烷菌可将甲烷气体转化为精细化学品、生物材料、天然产物等多种高附加值产品，既能精准适配分散式气源就地利用需求，结合可再生能源催化空气氮素合成氨技术，更可实现“甲烷+空气”为极简原料的绿色生产。
西安交大费强教授团队依托秦岭资源禀赋，以菌种选育为切入点，融合合成生物学与航空育种先进技术，在开展甲烷细胞非理性突变进化的基础上，通过末端激活嗜甲烷菌内源还原酶以分解羟胺的毒性作用，并建立精准氨补料策略与智能供料系统，使甲烷细胞对空气来源铵盐的利用效率提升5倍以上，成功构建高性能甲烷细胞工厂并优化生产工艺，为分散式甲烷资源高值化利用奠定了核心技术基础。
以甲烷与空气来源氮素为原料，实现功能性饲用原料的生物制造
在此基础上，团队进一步探究了甲烷源菌体蛋白的营养价值与功能性。经专业分析检测，菌体蛋白中必需氨基酸含量接近50%，远超高端鱼粉，其支链氨基酸含量与鸡蛋、牛奶等优质动物蛋白相当，可充分满足畜禽、水产养殖的核心营养需求。此外，甲烷菌体中富含其他高氧化性活性物质，能够精准双向调节肠道微生态，在小鼠肠炎模型实验中，可有效修复受损肠粘膜、消退肠道炎症，同时为肠道有益菌提供充足营养，促进其快速增殖，帮助失调的肠道菌群恢复至健康动物的正常水平，进而提升动物自身抗病能力。
甲烷菌体蛋白对肠道微生态的调控作用
该成果精准对接我国现代养殖业高质量发展重大需求，契合农业农村部减抗、限抗政策导向。本研究创制的甲烷源菌体蛋白及活性物质，依托一碳生物制造技术实现高效合成，兼具优质蛋白供给与肠道健康调控双重功能，有望成为新一代功能性饲用原料。绿色功能性饲料已成为畜牧产业转型升级的核心方向，该成果也为我国养殖业绿色无抗、低碳高效转型提供了关键技术支撑与核心产品保障。
西安交通大学为第一通讯单位，化工学院高子熹博士为第一作者、费强教授为共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、广西科技重大专项、国家自然科学基金、陕西自然科学基金等项目支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-026-70448-6
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