中国科学院
二氧化碳人工淀粉合成代谢途径合成淀粉
信用:TIBCAS 中国科学家最近首次报道了一条由二氧化碳合成人工淀粉的新路线
相关结果发表在9月20日的《科学》杂志上
24
新路线使淀粉生产方式从传统农业种植向工业制造转变成为可能，为CO2合成复杂分子开辟了新的技术路线
淀粉是粮食的主要成分，也是重要的工业原料
目前主要由玉米等作物通过光合作用固定CO2生产
这个过程涉及大约60个生化反应以及复杂的生理调节
该工艺的理论能量转换效率仅为约2%
迫切需要可持续供应淀粉和利用二氧化碳的战略，以克服人类面临的重大挑战，如粮食危机和气候变化
设计除植物光合作用之外的新路线将二氧化碳转化为淀粉是S&T的一项重要创新任务，也将是当今世界的一项重大颠覆性技术
为了解决这个问题，中国科学院天津工业生物技术研究所(TIB)的科学家设计了一个化学酶系统和一个人工淀粉合成代谢途径，该途径仅由11个核心反应组成，将二氧化碳转化为淀粉
这条路线是由“积木”战略建立的，在该战略中，研究人员整合了化学和生物催化模块，以生物技术创新的方式利用高密度能量和高浓度二氧化碳
研究人员通过解决底物竞争、产物抑制和热力学适应等问题，利用时空分离系统优化了这个混合系统
人工路线可以从二氧化碳中生产淀粉，效率为8
比玉米中的淀粉生物合成高5倍，表明朝着超越自然迈出了一大步
它为创造具有前所未有功能的生物系统提供了新的科学依据
该研究的主要作者蔡涛说:“根据目前的技术参数，一立方米生物反应器中的淀粉年产量理论上相当于种植1/ 3公顷玉米的淀粉年产量，而不考虑能量输入。”
这项工作将为从二氧化碳中工业化生产淀粉打开一扇窗
该研究的对应作者马延河说:“如果未来该工艺的整体成本能够降低到与农业种植经济上相当的水平，预计将节约90%以上的耕地和淡水资源。”
此外，它还有助于避免使用农药和化肥对环境的负面影响，改善人类粮食安全，促进碳中和生物经济，并最终促进可持续生物社会的形成
自2015年以来，TIB一直专注于人工淀粉生物合成和二氧化碳利用
为开展这种以需求为导向的S&T研究，聚集了各种创新资源，加强了“学科、任务和平台”的整合，实现了研究工作的高效协调
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
