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新闻观察:颠覆性技术获突破 实验室里“种”淀粉

三农 来源:央视网 2021年09月24日 16:59 A-A+ 二维码
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  中国科学家历时6年多科研攻关,世界上首次在实验室当中实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成,这一成果被认为是继上世纪60年代在世界上首次完成人工合成结晶牛胰岛素之后,中国科学家又在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破。这意味着,颠覆性技术获得突破之后,不需要种植农作物,直接在生产车间中制造淀粉成为了可能。

  中国科学家团队在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成,这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。这一颠覆性技术中的核心关键是在计算设计人工途径中的生物酶催化剂,科研团队从动物、植物、微生物等31个不同物种来源挖掘合适的生物酶催化剂,构建了一条只有11步反应的人工淀粉合成途径,与自然界淀粉合成需要的60多个步骤相比,显著降低了合成的复杂度。

  针对人工途径中来源于不同物种的生物酶催化剂间存在难以适配的问题,研究团队开发了模块组装优化与时空分离反应策略,解决了人工途径中底物竞争、产物抑制等问题,最终获得了淀粉合成速率和效率显著提升的人工途径。

  那么人工合成的淀粉和自然界的淀粉有何异同?专家介绍,从科学检验金标准核磁检测来看,两者是没有区别的。

  科研团队介绍,在充足能量供给的条件下,按照目前的技术参数推算,理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的平均年产量。虽然人工合成淀粉这一路径已经打通,但是目前仅在实验室生产了少量的淀粉样品,要真正实现人工合成淀粉的工业化,还面临很多挑战。

  业内专家称,如果未来二氧化碳人工合成淀粉的系统过程成本能够降低到与农业种植相比的经济可行性,将会节约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,提高人类粮食安全水平,促进碳中和的生物经济发展。

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