近日，中科院天津工业生物技术研究所（以下简称“天津工生所”）在淀粉人工合成方面取得突破性进展，在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成，相关成果于9月24日在《科学》上发表。

    目前，淀粉主要由玉米等农作物通过自然光合作用固定二氧化碳生产，合成与积累涉及约60步代谢反应以及复杂的生理调控，理论能量转化效率仅为2%左右。

    该研究团队采用一种类似“搭积木”的方式，从头设计出11步主反应的非自然二氧化碳固定与人工合成淀粉新途径，在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。

    天津工生所联合中科院大连化学物理研究所，利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成碳一化合物，然后通过设计构建碳一聚合新酶，依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三化合物，最后通过生物途径优化，将碳三化合物聚合成碳六化合物，再进一步合成直链和支链淀粉。

    实验室初步测试显示，人工合成淀粉的效率约为传统农业生产淀粉的8.5倍。按照目前技术参数推算，在能量供给充足条件下，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉年平均产量。

    相关成果使淀粉生产的传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能，并为二氧化碳原料合成复杂分子提供了新技术路线。如果未来该系统过程成本能够降低至与农业种植相比具有经济可行性，将可能节约90%以上的耕地和淡水资源，同时减少农药、化肥等对环境的影响。

    中科院表示，该成果目前尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长的距离，后续还需要尽快实现从“0到1”的概念突破到“1到10”和“10到100”的转换。中科院将集成相关科技力量，一如既往地支持该项研究深入推进。