我国首次实现二氧化碳到淀粉从头合成，人工合成淀粉好吃吗？

出品 | 搜狐健康

作者 | 周亦川

编辑 | 吴施楠

9月24日，《科学》杂志发布我国科学家一项重磅研究成果。中国科学院天津工业生物技术研究所在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成，在淀粉人工合成方面取得突破性进展。

中国科学院官网发文指出，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。农作物种植通常需较长周期，并使用大量土地、淡水等资源和肥料、农药等农业生产资料。

在该研究中，天津工业生物技术研究所从头设计出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。这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的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。

人工合成淀粉安全性如何，好吃吗？

清代美食家袁枚在《随园食单》中写到“粥饭本也，余菜末也”，足见国人对碳水饮食的宠爱。但是，很多食物一加上“人工”两个字，总会引起人们的广泛讨论。人工合成的淀粉也将迎来这个问题，它安全吗？好吃吗？

中国科学院官网介绍，传统种植获取淀粉势必使用大量的氮磷钾肥、农药等，长时间容易造成土壤理化性质恶化，作物果实品质降低，对人类健康产生影响，本研究成果提出的淀粉制备方法，避免使用农药等，所获得产品更为安全、健康。

传统淀粉依赖于提取，产物多为大分子支链淀粉。近年来，国内很多团队开展淀粉深加工，通过淀粉改性，获得了直链、长度可控、结构修饰的淀粉衍生物产品，提升淀粉的食用特性，降低淀粉在人体内的消耗速度，维持血糖平稳，更加营养健康。本项成果可实现淀粉结构可控，将实现淀粉不同的应用场景。合成的直链淀粉具有机体消耗慢特点，可增强食物营养功效；合成的小分子淀粉，可添加至食品加工领域，具有较好的起泡特性，为制作各种形式的碳水饮食提供了更多的选择。味道究竟如何，值得期待。

我们什么时候可以吃上“人工合成淀粉”？

实现了从“0到1”，从“1到100”还有多远？中国科学院的新闻发布会上，天津工业生物所研究团队表示，目前该研究成果尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长的距离，后续还需尽快实现从“0到1”的概念突破，到“1到10”和“10到100”的转换，最终真正成为解决人类发展面临重大问题和需求的有效手段和工具。

论文第一作者、天津工业生物所副研究员蔡韬也表示，产业化应用面临很大的挑战。一方面，在工程生物学基础理论和工程设计方面还有问题要解决；另一方面，就经济性而言，从控制过程成本初步计算，只有二氧化碳到淀粉合成的电能利用效率再提高数倍，淀粉合成的碳素转化速率再提高数十倍，才能与农业种植竞争。因此，实现工业化生产，还需解决诸多的科技难题，距离“淀粉生产工厂”，还有很长的路要走。

当然，距离远不等于不可能。在农产品方面，我们已实现人参皂苷、番茄红素、灯盏花素、天麻素等众多天然产物的人工合成，形成了新的制造模式。通过采用合成生物技术方式，微生物细胞作为细胞工厂，只需要酵母、细菌等做“底盘”，即可跳过植物光合作用合成物质的步骤，直接使用二氧化碳作为原料，完成生物合成。天麻素生物合成成本是植物提取的1/200、化学合成的1/2—1/3，生产效率大幅提升。红景天苷只有在生长于海拔4000米以上的红景天中才能提取到，现已经实现在工厂里生产制造。

也许在不久的将来，不需要种地，也能够满足我们对碳水的爱好。

参考资料：

1. 二氧化碳人工制淀粉与未来食品

https://www.cas.cn/zt/kjzt/ceyhtddfrghcyjqdycxtp/jzjd/202109/t20210924_4806879.shtml

2. “无中生有”技术

https://www.cas.cn/zt/kjzt/ceyhtddfrghcyjqdycxtp/jzjd/202109/t20210924_4806877.shtml

3. 从二氧化碳到淀粉人工合成研究取得原创性突破

https://www.cas.cn/zt/kjzt/ceyhtddfrghcyjqdycxtp/kyjz/202109/t20210924_4806876.shtml