中國(guó)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)室人工合成淀粉

繼上世紀(jì)60年代在世界上首次完成人工合成結(jié)晶牛胰島素之后，中國(guó)科學(xué)家又在人工合成淀粉方面取得重大顛覆性、原創(chuàng)性突破——國(guó)際上首次在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成。中科院天津工業(yè)生物所的人工合成淀粉重大科技突破進(jìn)展成果論文，9月24日在《科學(xué)》發(fā)表，為從工業(yè)車(chē)間制造二氧化碳到淀粉“打開(kāi)了一扇窗”。

中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中首次實(shí)現(xiàn)從二氧化碳到淀粉分子的全合成，這一人工途徑的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8．5倍。這一顛覆性技術(shù)中的關(guān)鍵是計(jì)算設(shè)計(jì)人工途徑中的生物酶催化劑，科研團(tuán)隊(duì)從動(dòng)物、植物、微生物等31個(gè)不同物種來(lái)源挖掘合適的生物酶催化劑，構(gòu)建了一條只有11步反應(yīng)的人工淀粉合成途徑，與自然界淀粉合成需要的60多個(gè)步驟相比，顯著降低了合成的復(fù)雜度。

針對(duì)人工途徑中來(lái)源于不同物種的生物酶催化劑間存在難以適配的問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了模塊組裝優(yōu)化與時(shí)空分離反應(yīng)策略，解決了人工途徑中底物競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)物抑制等問(wèn)題，最終獲得了淀粉合成速率和效率顯著提升的人工途徑。

科研團(tuán)隊(duì)介紹，在充足能量供給的條件下，按照目前的技術(shù)參數(shù)推算，理論上1立方米大小的生物反應(yīng)器年產(chǎn)淀粉量相當(dāng)于5畝土地玉米種植的平均年產(chǎn)量。雖然人工合成淀粉這一路徑已經(jīng)打通，但是目前僅在實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)了少量的淀粉樣品，要真正實(shí)現(xiàn)人工合成淀粉的工業(yè)化還面臨很多挑戰(zhàn)。