中国科学家突破人工合成淀粉技术(效率提高8倍有余)

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淀粉是常用食材,也是某些门类工业生产中的原料,我们都知道它在土豆玉米等农作物中含量很高,实际上它普遍存在于各类植物之中,是植物吸收二氧化碳和水后利用光合作用的创造物,很多植物可以说就是制造淀粉的工厂,它们制造淀粉很容易,但我们要人工合成淀粉可就没那么容易了,有不少科学家曾经千方百计地想合成淀粉都没有成功,然而,突破已经于今日到来。

中国科学家突破人工合成淀粉技术(效率提高8倍有余)

中国科学家突破人工合成淀粉技术(效率提高8倍有余)

据《央视新闻》等多家媒体报道,中国科学院天津工业生物技术研究所(简称中科院天津工业生物所)主导完成了二氧化碳人工合成淀粉的重大科技突破,这是世界级的生物技术科研成就,相关论文已经于北京时间9月24日凌晨发表在著名国际学术期刊《科学》上。

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淀粉是人类食品中必不可少的材料之一,它一直来源于各类植物,用二氧化碳合成淀粉曾经被认为是不可能的事情,但我国中科院天津工业生物所的研究者们自2015年起就聚焦人工合成淀粉与二氧化碳生物转化利用,持续6年潜心研究,攻克了这一被认为不可能实现的技术——在无细胞系统中用二氧化碳和电解产生的氢气来合成淀粉的化学-生物法结合的人工淀粉合成途径(英文简称ASAP),可高效率地人工合成制造淀粉。在该技术所需条件下,理论上1立方米大小的反应器每年的淀粉产量相当于5亩玉米种植的淀粉产量,效率远超传统农业生产。

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这是国际上首次实现二氧化碳到淀粉的完整合成,为从二氧化碳到淀粉的工业生产开辟了道路,被业界认为是继上世纪60年代我国在世界上首次完成人工合成结晶牛胰岛素之后又一原创性、颠覆性的突破,这一影响世界的技术成果也将为人类超越自然,创建新功能的生物系统提供新的科学基础,淀粉生产将能从传统农业种植模式向工业车间生产模式转变,而将二氧化碳原料合成复杂分子的新技术路线也将被开创,可谓意义重大。已有国外同行专家称“这是一项具有‘顶天立地’重大意义的科研成果”,对粮食生产以及其他一些行业具有“变革性影响”。

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科学家已经发现植物通过光合作用合成淀粉时需要60余步代谢反应以及复杂的生理调控才能做到,淀粉产量较高的玉米的理论能量转化淀粉的效率仅为2%,所以农作物的种植通常需要较长周期,淀粉的农业生产需要耗费大量的土地和水资源以及人力物力等,而这一人工技术只需要11步,淀粉合成速率却是玉米植物淀粉合成速率的8.5倍,可以说比植物合成淀粉的速率快多了,这一技术也将对农业生产有着颠覆性的作用,如果将来二氧化碳人工合成淀粉的系统过程成本与种植业相同或更低,那么主要为获取淀粉的农业生产基本就可以停止了,这将可以节约大量的耕地和水资源,粮食安全也多了一项保障,食品生产得以脱离传统农业,之前可是想都不敢想的事情。

中国科学家突破人工合成淀粉技术(效率提高8倍有余)

↑由二氧化碳和水稻淀粉的化学转换过程。

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同时这也为人类移民火星等星球,增加了一项技术保障,火星、金星等星球的大气中都以二氧化碳为主,既然这些星球上有这种原料,那么将其合成淀粉,人类的部分营养来源问题就解决了,开发外星球也就更加容易了。

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众所周知,目前我国在气候和碳排放方面的目标是碳达峰和碳中和,若这项技术可以利用空气中的二氧化碳,那实现碳达峰和碳中和就又多了一条途径,利好影响可谓超出想象!

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