必須耕種土地來滿足碳水化合物的需求嗎？二氧化碳將如何與氫氣反應？

　　9月23日，中國科學院召開今年首次新聞發(fā)布會，介紹天津工業(yè)生物技術研究所在合成淀粉方面取得的重要進展。研究人員提出了一種顛覆性的淀粉制備方法，不依賴植物光合作用，以電解產(chǎn)生的二氧化碳和氫氣為原料，成功生產(chǎn)淀粉。它在世界上首次實現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的從頭合成，使淀粉生產(chǎn)從傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植模式向工業(yè)車間模式轉(zhuǎn)變成為可能，取得了原創(chuàng)性突破。相關研究成果于9月24日在線發(fā)表于《科學》雜志。

　　科學家研究人工合成淀粉的過程是怎樣的？

　　淀粉是粥和米飯中最重要的碳水化合物，是面粉、大米和玉米，的主要成分，也是重要的工業(yè)原料。

　　目前，淀粉主要是由綠色植物通過光合作用固定二氧化碳合成的。在玉米，等作物中，二氧化碳轉(zhuǎn)化為淀粉涉及60多種代謝反應和復雜的生理調(diào)節(jié)，而太陽能的理論利用效率不到2%。農(nóng)作物通常需要幾個月的時間才能生長，需要使用大量的土地、淡水、化肥等資源。

　　“長期以來，研究人員一直致力于改善光合作用的生命過程，希望提高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率和光能的利用效率，最終提高淀粉的生產(chǎn)效率?！闭撐淖髡摺⑻旖蚬I(yè)生物技術研究所所長馬延和，中科院，直言不諱地說。

　　那么，除了光合作用，有沒有更有效的方法用二氧化碳生產(chǎn)淀粉呢？

　　為了解決這一問題，中科院， 天津工業(yè)生物技術研究所的研究人員設計了一種從無到有11個主要步驟的非自然二氧化碳固定和人工淀粉合成的新方法，并在實驗室中首次實現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉分子的全合成。

　　研究團隊采用了類似的“積木”方式，與中科院， 大連，化學物理研究所聯(lián)手，在高密氫能的作用下，利用化學催化劑將高濃度二氧化碳還原成碳一(C1)化合物，然后設計構建了一種新的碳一聚合酶，根據(jù)化學聚糖反應原理將碳一化合物聚合成C3化合物。最后，通過生物優(yōu)化將C3化合物聚合成成碳六(C6)化合物，進而合成直鏈淀粉和支鏈淀粉(Cn)化合物。

　　“這種人工方式的淀粉合成速率是玉米，的8.5倍，向?qū)崿F(xiàn)設計自然、超越自然的目標邁進了一大步，為創(chuàng)造新的功能生物體系提供了新的科學依據(jù)。”該論文的第一作者、中科院， 天津工業(yè)生物技術研究所蔡韜，副研究員說。

　　在能源供應充足的情況下，按照目前的技術參數(shù)，理論上1立方米大小的生物反應器年產(chǎn)淀粉量相當于我國玉米種植5畝土地的平均年產(chǎn)量。這一成果使傳統(tǒng)的淀粉生產(chǎn)農(nóng)業(yè)種植模式轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)車間模式成為可能，為二氧化碳原料合成復雜分子開辟了新的技術路線。這也算是對二氧化碳的一種循環(huán)利用，可以對碳中和起到一定的幫助，推薦大家關注碳中和概念。

　　中科院院士趙國屏說，這是一項具有重大意義的科研成果。這就是有關中國科學家突破人工合成淀粉技術的全部內(nèi)容了，希望對大家有所幫助。