中國科學家繼上世紀60年代全球首次完成人工合成結晶牛胰島素之後,早前又在人工合成澱粉方面取得重大突破,成為國際上首次在實驗室實現二氧化碳到澱粉的合成。
中國科學院天津工業生物技術研究所有關人工合成澱粉研究的論文,9月在國際學術期刊《科學》網上發表。有關成果,意味着在人類生活和生產中扮演重要角色的澱粉,以二氧化碳為原料,通過一系列生物與化學反應,在工業車間中生成。
澱粉是糧食中最主要的碳水化合物成分,佔全球熱量攝入80%以上,是最重要食物原料。同時澱粉也是重要工業原料,比如在建築材料裏做保水劑、增稠劑和黏結劑等。
全球人口八成熱量由澱粉產生
自然界的澱粉由農作物通過光合作用將太陽光能、二氧化碳和水轉化而成,但這是一個複雜的過程,要經歷60多個步驟的生化反應及生理調控,效率較低。中科院科研人員創製的利用二氧化碳和電能合成澱粉的人工路線,僅涉及11步生化反應,澱粉的生產效率,甚至是玉米光合作用的8倍以上。整個過程可在一個生物反應器中進行,1立方米生物反應器年產澱粉量相當於5畝土地玉米種植的澱粉產量。
目前澱粉主要由粟米等農作物通過自然光合作用固定二氧化碳生產。澱粉合成的研究,不僅對糧食持續供給有巨大的貢獻,這也是一個氣候變化課題。因為種植農作物通常需要較長周期,和使用大量土地、淡水、肥料、農藥等。二氧化碳轉化利用是當今世界科技創新的戰略方向。而不依賴植物光合作用,設計人工生物系統固定二氧化碳合成澱粉,絕對是影響世界的重大顛覆性技術。
梁港生
英國切斯特大學金融科技及數據分析教授
(逢周一刊出)