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中國科學家最近首次報道了從(cong) 二氧化碳（CO₂）合成人造澱粉的完整路線。相關(guan) 結果發表在科學雜誌上。
這條新的工藝路線使澱粉生產(chan) 方式從(cong) 傳(chuan) 統的農(nong) 業(ye) 種植向工業(ye) 製造轉變成為(wei) 可能，為(wei) 從(cong) CO₂合成複雜分子開辟了新的技術路線。
澱粉是糧食的主要成分，也是重要的工業(ye) 原料。目前主要由玉米等作物通過光合作用固定CO₂產(chan) 生。這個(ge) 過程涉及大約60個(ge) 生化反應以及複雜的生理調節。該工藝的理論能量轉換效率僅(jin) 為(wei) 2%左右。
迫切需要可持續供應澱粉和利用CO₂的戰略來克服人類麵臨(lin) 的重大挑戰，例如糧食危機和氣候變化。設計植物光合作用以外的新途徑將CO₂轉化為(wei) 澱粉是一項重要的創新科技任務，並將成為(wei) 當今世界的一項重大顛覆性技術。
為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題，中科院天津工業(ye) 生物技術研究所（TIB）的科學家們(men) 設計了一種化學酶係統以及一種僅(jin) 由11個(ge) 核心反應組成的人造澱粉合成代謝路線，將CO₂轉化為(wei) 澱粉。
這條路線是通過“積木”策略建立的，其中研究人員集成了化學和生物催化模塊，以生物技術創新的方式利用高密度能量和高濃度CO₂。
研究人員通過解決(jue) 底物競爭(zheng) 、產(chan) 物抑製和熱力學適應等問題，使用空間和時間隔離係統地優(you) 化了這種混合係統。
人工途徑可以從(cong) CO₂中生產(chan) 澱粉，其效率是玉米中澱粉生物合成的 8.5 倍，表明向超越自然邁出了一大步。它為(wei) 創建具有前所未有功能的生物係統提供了新的科學基礎。
“按照目前的技術參數，在不考慮能量輸入的情況下，一立方米生物反應器的年澱粉產(chan) 量理論上相當於(yu) 種植 1/3 公頃玉米的澱粉年產(chan) 量，”該研究的第一作者蔡濤說。研究。
這項工作將為(wei) 從(cong) CO₂工業(ye) 製造澱粉打開一扇窗。
該研究的通訊作者馬彥河說：“如果未來該過程的總體(ti) 成本能夠降低到經濟上可與(yu) 農(nong) 業(ye) 種植相媲美的水平，預計將節省90%以上的耕地和淡水資源。”
此外，它還有助於(yu) 避免使用農(nong) 藥和化肥對環境的負麵影響，改善人類糧食安全，促進碳中和生物經濟，最終促進可持續的生物社會(hui) 的形成。
TIB從(cong) 2015年開始專(zhuan) 注於(yu) 人造澱粉生物合成和CO₂的利用，開展這種以需求為(wei) 導向的科技研究，匯聚各類創新資源，加強“學科、任務、平台”的整合，實現研究工作的有效協調。
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