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人工合成淀粉意味着什么
信息来源自: 生命时报
发布时间:2021/9/30
阅读次数:2160

受访专家:科普作家、农业与生物工程系食品工程博士  云无心

本报实习记者  田雨汀

“淀粉能够人工合成了!”北京时间9月24日凌晨,发表在《科学》杂志的这项划时代研究成果轰动全国。中国科学院天津工业生物技术研究所的研究人员提出了一种颠覆性的淀粉制备方法:以二氧化碳、电解产生的氢气为原料,在实验室中成功生产出淀粉,而不依赖植物的光合作用。该研究在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的完整合成,使淀粉生产从传统农业种植转向工业化成为可能。

植物光合作用可将二氧化碳转化为葡萄糖,随后转化为淀粉。这听起来简单,却涉及60多步复杂的生化反应,因此在自然界中,二氧化碳转化为淀粉的转化效率极低。不仅如此,农作物还需要大量淡水、土壤等自然资源,种植周期较长。而上述研究通过重组反应步骤,将淀粉合成反应缩短到11步,使人工合成速率提高到玉米中淀粉合成速率的8.5倍。理论上,1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩土地玉米种植的平均年产量。

这项成果得到了国内外专家的高度评价。中国科学院院士赵国屏指出,这是一项具有“顶天立地”重大意义的科研成果;《科学》杂志新闻部执行主任梅根·菲兰认为,该成果为未来工业化生产淀粉提供了新的技术路线;欧洲科学院院士曼弗雷德·雷兹也称,这项成果将该领域的研究向前推进了一大步。

美国普渡大学农业与生物工程系食品工程博士云无心表示,这项成果的突破主要有以下两点:首先,仅在实验室中依靠生物反应器就能完成全部转化,可节省90%以上的耕地和淡水资源,避免农药、化肥等对环境的负面影响,促进碳中和的生物经济发展。其次,如果能应用于工业生产,就可以绕过食品安全和伦理方面的问题。“淀粉的用途很广,不仅能够用作饲料的生产,还能通过发酵产生酒精作为生物燃料,在一定程度上解决能源问题。”

不过,从技术原理到实现工业化生产仍存在许多未知,需要各个领域的科学家共同努力。对此,云无心表示:“人工合成淀粉是否能应用于工业化生产,目前下定论为时尚早,仍需大量的评估和验证。人工合成淀粉的过程虽然无需水、土壤、化肥等,但势必涉及其他能源的使用,合成过程是否会对环境造成更大的负担,也是科学家需要考虑的一大问题。”





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