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中国科学家突破人工合成淀粉技术 工业化之路面临众多挑战

昨天(23日),记者在中国科学院举行的新闻发布会上获悉,经过多年研究攻关,我国在淀粉人工合成方面取得重大突破性进展,国际上首次实现了从二氧化碳到淀粉的全合成。从二氧化碳人工合成淀粉被国际学术界认为是影响世界的重大颠覆性技术,这一成果今天(24日)在国际学术期刊《科学》发表。

在玉米等农作物中,自然光合作用的淀粉合成与积累涉及60多步生化反应以及复杂的生理调控,理论能量转化效率为2%左右。通过多年研究攻关,中科院天津工业生物所科研团队联合大连化物所,采用一种类似“搭积木”的方式,通过耦合化学催化和生物催化模块体系,实现了“光能—电能—化学能”的能量转变方式,成功构建出一条从二氧化碳到淀粉合成只有11步反应的人工途径。

中科院天津工业生物所副研究员蔡韬:我们研究团队提出了化学和生物耦合催化合成淀粉的一个新的思路,目前在实验室只需要几个小时就可以完成农作物需要几个月的淀粉合成过程。

科研团队最新突破的淀粉人工合成不仅步骤更少,而且还具有更高的能量转化效率与合成速度。该人工途径从太阳能到淀粉的理论能量转化效率是玉米的3.5倍,淀粉合成速率是玉米的8.5倍。在充足能量供给的条件下,按照目前技术参数推算,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。

中科院天津工业生物所所长马延和:虽然现在还是处于实验室阶段,未来还需要有更多的科学挑战,但一旦工业实现,它会对我们的粮食安全到二氧化碳的利用,到我们双碳的目标都会起到非常重大的支撑作用。

《科学》杂志国际及学术出版合作总监初晓英:它是人工合成淀粉这个领域的一个重大突破,也是从国际上来说第一次(在实验室)从二氧化碳合成了淀粉的整个的过程,这个过程对生物合成生物制造的领域是一个重大的里程碑式的突破,然后下一步对农业生产、对工业的生物制造实际上提供了一个新的途径,有非常重大的推进意义。

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