基于被动供气策略的可持续安全单细胞蛋白生产：面向资源匮乏地区的环境条件优化方案

来自国内的研究人员针对资源受限地区单细胞蛋白(SCP)生产中气体供应与控制难题，开发了基于浓度差驱动的被动供气新型发酵系统。该研究实现了58 mg L?1 h?1的生物量产率，并通过双腔室设计有效规避H2-O2混合风险，为偏远地区提供了安全高效的SCP生产解决方案。

　　

需氧氢氧化细菌（Cupriavidus necator H16）展示了利用氢气(H₂)作为能源进行高效非光合二氧化碳(CO₂)同化生产单细胞蛋白(SCP)的能力。然而在偏远或资源有限地区，连续气体供应、利用和控制的挑战制约了高产率实现。本研究提出了一种整合绿色能源与定制发酵罐的简化SCP生产线概念。通过采用基于气液相浓度差驱动的新型被动供气策略，单腔室发酵系统实现了58 mg L^?1 h^?1的生物量产率，且废气生成量极低。研究进一步发现，当细菌光密度(OD₆₀₀)达到5左右时，低溶解氧(<1 mg L^?1)和低铵浓度(<2 g L^?1)是限制生物量产量(<50%)的关键因素。为应对氢气-氧气混合物的安全风险，研究人员设计了双腔室发酵罐，分别处理来自环境空气的H₂/CO₂和O₂的被动流动。该创新系统在常压条件下实现了高效气体利用和营养交换，且无气体泄漏，为资源有限社区提供了安全有效的小规模应用方案。这些成果为提升连续气体发酵效率和解决SCP生产安全问题提供了前瞻性方法。