中科院研发人工合成淀粉 用二氧化碳数小时完成农作物数个月过程
撰文: 叶琪
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中国科学院在周四(23日)举行新闻发布会,称中国经过多年研究攻关,在淀粉人工合成方面取得重大突破性进展,国际上首次实现从二氧化碳到淀粉的全合成。有关研究成果已于周五(24日)在国际学术期刊《科学》上发表。
据介绍,在粟米等农作物中,自然光合作用的淀粉合成与积累,涉及多达60多个生化反应以及复杂的生理调控步骤,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,成功构建出从二氧化碳到淀粉合成只有11个步骤反应的人工途径。
中科院天津工业生物所副研究员蔡韬称,研究团队提出的化学和生物耦合催化合成淀粉是一个新思路,目前在实验室只需要数小时,就可以完成农作物需要几个月的淀粉合成过程。
此外,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。从太阳能到淀粉的理论能量转化效率是玉米的3.5倍,淀粉合成速率是粟米的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,相当于中国5亩土地粟米种植的平均年产量。
中科院天津工业生物所所长马延和在受访时表示,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,人工合成淀粉会对粮食安全及二氧化碳的利用,乃至“双碳”的目标都会起到非常重大的支撑作用。
对于人工合成淀粉和一般淀粉的异同,蔡韬就称通过核磁检测,人工合成淀粉与自然界中的淀粉作比对,得到的结果是一模一样,两者并没有区别。