陳根：我國科學家，首次實現人工合成澱粉_風聞

文|陳根

從日常食物到工業原料，澱粉都佔據了重要位置。目前，人們主要通過植物光合作用二氧化碳來生產商業數量的澱粉。但是，澱粉的合成與積累涉及約60個代謝反應及一系列複雜的調控，理論能量轉化效率僅為2%左右。

此外，植物通過自然光合作用固定二氧化碳生產澱粉，需要較長的生產週期和較大種植面積，還需要使用土地、淡水、肥料、農藥等農業生產資料。因此，科學家們一直在尋找一種更有效的澱粉生產方式，以減少對傳統農業的依賴。

近日，我國科學家首次實現了人工合成澱粉。**他們以二氧化碳、電解產生的氫氣為原料，不依賴植物光合作用，成功生產出澱粉。**這使澱粉生產從傳統農業種植模式向工業車間生產模式轉變成為可能。

研究團隊採用了一種類似“搭積木”的方式，利用化學催化劑將高濃度二氧化碳在高密度氫能作用下還原成碳一（C1）化合物，然後通過設計構建碳一聚合新酶，依據化學聚糖反應原理將碳一化合物聚合成碳三（C3）化合物，最後通過生物途徑優化，將碳三化合物又聚合成碳六（C6）化合物，再進一步合成直鏈和支鏈澱粉（Cn化合物）。

科學家們又從動物、植物、微生物等31個不同物種來源挖掘合適的生物酶催化劑，構建了一條只有11步主反應的人工合成澱粉途徑，實現了從二氧化碳到澱粉的從頭合成，將天然澱粉的羧化-還原-重排-聚合的複雜合成過程簡化為人工澱粉的還原-聚合的合成過程，顯著降低了合成的複雜度。

值得一提的是，人工澱粉合成速率是自然界玉米澱粉合成速率的8.5倍，按照目前的技術參數推算，理論上1立方米大小的生物反應器年產澱粉量相當於我國5畝土地玉米種植的平均年產量。

未來，這一成果或引發糧食生產變革，併為二氧化碳原料合成複雜分子開闢新的技術路線。