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人工合成淀粉引發生物制造業革命
人工合成淀粉引發生物制造業革命
工程化測試正在緊鑼密鼓展開
光明日報天津2月5日電（記者齊芳）水+二氧化碳+電=淀粉？這個看似天方夜譚的想法，被中國科學家實現。2021年9月，我國首次實現從二氧化碳到淀粉的人工合成，令國際科學界大為驚嘆。新年伊始，記者從中國科學院天津工業生物技術研究所（以下簡稱“工業生物所”）了解到，這項研究又邁出重要一步，在基礎研究繼續深入的同時，人工合成淀粉的噸級中試裝置已經建成，工程化測試正在緊鑼密鼓展開。
淀粉不僅是糧食的主要成分，也是重要的工業原料，在造紙業、紡織業、食品加工業、膠黏劑生產等領域有廣泛應用。
在實驗室中“制造”淀粉一直是科學家的夢想——不依賴植物光合作用，而是人工合成淀粉，不僅極大節約土地、水等自然資源，還將推動生物經濟的到來，為應對人口持續增長等問題提供解決方案。
然而，由于人類至今沒能窺破光合作用的全部奧秘，幾十年來，“制造”淀粉的努力一直難有突破。直到中國科學家獨辟蹊徑，找到一條“無中生有”的技術路線。
“完全模擬自然是不現實的，也不經濟。自然光合作用只能利用低能量密度的太陽能，理論能量轉化效率只有2%。我們的研究就是想探索出一條新的技術路線。”中科院工業生物所所長馬延和研究員說。
為此，中科院工業生物所聯合大連化學物理所研究團隊，全新設計了科研路徑。簡單地說，就是分解水產生的氫氣作為還原力，將二氧化碳加氫轉化為甲醇分子；然后以甲醇為碳骨架和能源載體，進一步通過酶催化的反應，合成生物大分子葡萄糖，最后進行聚合產生淀粉。
“按我國玉米淀粉平均畝產量計算，依目前技術參數，理論上1立方米大小的生物反應器年產淀粉量，相當于5畝土地玉米種植的淀粉產量，而合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。”馬延和說。
這項成果一經問世，就震驚了國際學術界。德國科學院院士曼弗雷德·雷茲、美國工程院院士延斯·尼爾森、中國科學院院士康樂、中國工程院院士陳堅等專家均給出了極高評價。日本神戶大學副校長近藤昭彥說：“這項研究成果將對下一代生物制造和農業發展帶來變革性影響。”
“基礎研究的突破并不是科研終點，能否落地轉化至為關鍵。”馬延和說，“通過工程測試，制造過程中的能量損失要收回、能量輸入要減少，還要探索多條技術路線。我們希望建立工業化示范裝置，盡早讓實驗室成果走進工廠。”
《光明日報》（ 2023年02月06日 01版）
來源：光明網-《光明日報》
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