牛肉卷和羊肉卷，都是冬日火锅的必备涮品。可你知道吗？我们所吃下的每一片牛羊肉卷，严格意义来讲都会给地球气候带来危害。因为牛打嗝这类动物动作，其实是甲烷“生产大户”。牛是一种反刍动物，它需要数小时之久来消化食物。牛有四个胃室：瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃。牛的瘤胃中含有大量微生物，这些微生物能够消化那些难以分解的纤维素物质，分解时则会产生大量的甲烷，这些甲烷会在牛打嗝时一起被排到空气中。一头奶牛每天产生大约 300 升甲烷，把奶牛一天排放的甲烷收集起来足以烧开 20 升的水 [2]。同样的，绵羊和山羊在打嗝时也会排出甲烷。统计数据显示，通过牲畜排放的甲烷气体，累计占据全球气体污染总量的 11% 至 20%[1]。
但是，我们人类不太可能停止喝牛奶、停止吃牛羊肉。为此，业界和学界正在设法降低牲畜甲烷排放量。目前，主要有四种减少牲畜甲烷排放的方法：开发饲料补充剂、投喂红藻衍生品、开发疫苗和改变牛肠道中的微生物。其中，饲料补充剂和红藻衍生品被统称为“牛打嗝抑制剂”，并被《麻省理工科技评论》选为 2025 年“十大突破性技术”之一。
用硝酸盐和生物基酒精开发饲料补充剂
荷兰公司 DSM-Firmenich 开发了一种名为 Bovaer 的饲料补充剂，它的主要成分是硝酸盐和生物基酒精。在牛的肠道中有一种名为甲基辅酶 M 还原酶（MCR，Methyl-coenzyme M reductase）的酶，这种酶有助于将牛消化时产生的氢气和二氧化碳转化为甲烷。而 Bovaer 能够通过抑制这种酶的活性来降低甲烷排放，随后 Bovaer 会被分解为天然化合物，并能被牛加以消化和代谢。该公司表示，在牛的日常饲料中只需添加一茶匙的 Bovaer，就能在 30 分钟内生效。其官网显示，Bovaer 的研发历程已经持续 15 年，目前已在 20 个国家进行过 130 多次农场试验，并开展过 80 多次附带同行评审的科学研究，实验结果显示其能将奶牛的甲烷排放减少 30%，将肉牛的甲烷排放减少 45%。该公司还表示，无论在在任何情况下，Bovaer 对于消费者、农民和动物都没有任何危害，对于牛繁殖或牛产奶也不会产生任何影响。2024 年 5 月，美国食品和药物管理局批准允许 Bovaer 在美国销售。目前，Bovaer 已经在 65 多个国家批准销售，至于有多少养牛户会为这些产品买单还有待观察。但是，据在美国代理营销这一添加剂的 Elanco 公司称，使用 Bovaer 的农民可以获得温室气体信用额度，并能将这些额度在碳市场上出售。而一些企业为了减少气候足迹，将会从碳市场上购买这些信用额度。
直接使用海藻或通过模仿海藻来开发添加剂
海藻是地球上最古老、最天然、最具可再生特质的膳食碘来源，它能直接通过叶子从海水中吸收营养。相比之下，陆生植物只能从根部周围有限的矿物质中获取养分。红藻，是海藻中的一个具体分类。红藻中含有一种名为三溴甲烷的化学物质，这种化学物质能够干扰产生甲烷的微生物消化酶，并能将肠道甲烷排放量减少 80%。
来自美国夏威夷州的公司 Blue Ocean Barns 从一种红藻中制成了一种名为 Brominata 的颗粒。Brominata 颗粒还含有 8 种牛的必需氨基酸和其他有益化合物，并含有少量的增味剂，在配方上兼顾美味和功效，且能满足美国国家科学、工程和医学研究院对于牛每日碘摄入量的要求。目前，该公司使用海水和先关专利技术在陆基水箱中种植红藻。其在官网表示，假如为 5000 万头牛提供 Brominata 颗粒，只需要 7500 英亩的红藻农场，面积大约与美国芝加哥奥黑尔机场相同。
澳大利亚公司 Rumin8 则是从植物中复制目标化合物。其表示，考虑到红藻养殖的成本、复杂性和环境影响，大规模生产红藻的性价比并不高。Rumin8 的专利技术使用了纯天然的抗甲烷化合物（三溴甲烷或叔丁硫醇），从而将其转化为饲料添加剂。该公司的研究发现，叔丁硫醇通过靶向牲畜瘤胃中的产甲烷途径，显示出减少甲烷产生的有效性。实验表明，该产品能将谷物饲养牛的甲烷排放量减少 50%-90%，还能将草饲养牛的甲烷排放量减少 24%-50%。与此同时，Rumin8 表示服用该添加剂的牛可以长更多肉、产更多奶。目前，该公司正在针对添加剂配方和交付方式加以完善，以便适应不同的畜牧生产系统，最终希望到 2030 年能让 1 亿头牛脱碳。
前面提到，在牛等反刍动物的消化系统中，存在能够产生甲烷的微生物，因此业界和学界也正在尝试通过开发疫苗或改变牛肠道中的微生物，来以更持久的方式解决牛打嗝排放甲烷的问题。
通过注射疫苗，来中和产生甲烷的微生物
来自美国麻省的 ArkeaBio 公司认为，疫苗接种是“成本最低、最容易扩大规模”的牲畜甲烷减排解决方案。值得注意的是，比尔·盖茨发起的突破能源基金曾向 ArkeaBio 投了 1200 万美元种子资金。ArkeaBio 的 CEO 科林·索斯（Colin South）博士也不看好用红藻来降排，他认为要想用红藻来实现甲烷减排就必须建立一个完整的供应链，还得在全球范围内种植、制造和分销 500 万至 1000 万吨海藻，并将其交到需要每天喂给动物的农民手中，物流挑战将会非常之大。该公司在其官网表示，其对于瘤胃免疫系统、特定靶标的了解以及对疫苗性能的实验观察，让其能够通过研发疫苗来缓解甲烷排放。接种这类疫苗之后，牛羊血液和唾液中的免疫反应，会针对产甲烷微生物产生特异性抗体。唾液携带抗体进入瘤胃，在那里能够中和产生甲烷的微生物。中和抗体附着在产生甲烷的微生物上，从而能够降低它们产生甲烷的能力。随着产甲烷微生物数量的减少，牛的瘤胃和肠道中所产生的甲烷量也会减少，从而降低牛肉制品和牛奶制品对于气候的负面影响。该疫苗的另一个好处是，因甲烷排放而损失的饲料能量仍能被牛所。
用 CRISPR 技术改变牛肠道中的微生物
2023 年，美国加州大学戴维斯分校的埃尔米亚斯·基布列（Ermias Kebreab）教授和马蒂亚斯·赫斯（Matthias Hess）教授，与合作者开展了一项 7000 万美元的计划，目标之一是希望通过使用基因组编辑工具 CRISPR 对奶牛肠道中的微生物进行研究，从而实现牲畜甲烷减排。其希望有朝一日能为小牛提供口服治疗方案，以便在早期干预其微生物系统，并在牛的后续整个生长周期中都能减少甲烷排放。也就是说，设计这些微生物的好处在于，能够在牛打嗝之前就能达到限制甲烷产生的目的。不过目前来看这一方法的真正落地，大概率要晚于上述几种方法。
饲料补充剂可行性更高，中国科研团队也已布局牲畜甲烷排放研究
与此同时，中国也在研究牲畜甲烷减排。眼下，中国科学院亚热带农业生态研究所王敏研究员正在开展一个名为“牛羊营养代谢平衡与甲烷减排技术”的项目，该项目将在 2028 年底结束，旨在实现牛羊瘤胃甲烷能检测、能量高效利用与低甲烷排放。
当然，以上举措并不能完全解决牲畜甲烷排放问题。畜牧业还需要采取其他措施来减少温室气体排放，比如停止侵占森林。同时，一些食品公司也正在尝试开发更好吃、更清洁的替代产品，比如植物汉堡和乳制品替代品。但是，人造肉可能很难完全达到天然牛羊肉的味道。因此，牛打嗝抑制剂似乎是一个可行性更高的解决办法。
参考资料：
1.https://www.technologyreview.com/2025/01/03/1108827/cow-cattle-burping-methane-cutting-supplements-additives-carbon-emissions-breakthrough-technologies-2025/
https://www.fastcompany.com/90824840/vaccine-cows-methane-emissions
https://www.dsm-firmenich.com/anh/products-and-services/products/methane-inhibitors/bovaer.html
https://www.blueoceanbarns.com/
https://rumin8.com/
https://www.arkeabio.com/
https://www.ucdavis.edu/food/news/can-crispr-cut-methane-emissions-cow-guts
https://www.isa.cas.cn/sourcedb/zw/kyxmk/202403/t20240305_7020974.html
排版：初嘉实