原標題：水+二氧化碳+電=淀粉（主題）

我科學家在國際上首次實現(xiàn)二氧化碳到淀粉的人工合成（副題）

【攻關(guān)·基礎(chǔ)研究】

光明日報北京9月24日凌晨電 淀粉是人類最基本和最重要的食物，也是重要的工業(yè)原料。傳統(tǒng)淀粉的生產(chǎn)主要靠玉米等農(nóng)作物通過光合作用，將二氧化碳等無機化合物合成為淀粉，需要漫長的生長周期，對土地、水、肥料、日照等資源都有要求，能量的轉(zhuǎn)化率也不高。那么，有沒有一種方法能夠人工合成淀粉，讓人類擺脫對資源的重度依賴？這是國際學術(shù)界競爭激烈的焦點科學問題。

圖為中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所副研究員蔡韜在實驗室展示人工合成淀粉樣品。中國科學院科技攝影聯(lián)盟供圖

中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所（以下簡稱“工業(yè)生物所”）和中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱“大化所”）的科學家們合作探索出一條“無中生有”的技術(shù)路線，在國際上首次實現(xiàn)了二氧化碳到淀粉分子的全合成。相關(guān)工作9月24日發(fā)表于國際學術(shù)期刊《科學》上。

多位中外專家評論認為，不依賴植物光合作用，設(shè)計人工生物系統(tǒng)固定二氧化碳合成淀粉，將是影響世界的重大顛覆性技術(shù)。這更讓人們看到一種可能——農(nóng)業(yè)可以由種植模式向工業(yè)車間生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，人類向設(shè)計自然、超越自然目標的實現(xiàn)邁進了一大步，為創(chuàng)建新功能的生物系統(tǒng)提供了新的科學基礎(chǔ)。

文章的通訊作者、工業(yè)生物所所長馬延和研究員介紹，工業(yè)生物所的科研人員從頭設(shè)計了11步反應(yīng)的非自然二氧化碳固定與人工合成淀粉新途徑。簡單地說，這個過程只需要水、二氧化碳和電——分解水產(chǎn)生的氫氣作為還原力、將二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為甲醇分子，把可再生能源存儲在液體燃料中；然后以甲醇為碳骨架和能源載體，進一步通過酶催化的反應(yīng)，合成生物大分子葡萄糖，最后進行聚合產(chǎn)生淀粉。

馬延和說：“我們采用了一種類似‘搭積木’的方式，聯(lián)合大化所利用化學催化劑將高濃度二氧化碳在高密度氫能作用下還原成碳一化合物，然后通過設(shè)計構(gòu)建碳一聚合新酶，依據(jù)化學聚糖反應(yīng)原理將碳一化合物聚合成碳三化合物，最后通過合成途徑優(yōu)化，將碳三化合物又聚合成碳六化合物，再進一步合成直鏈和支鏈淀粉?！卑凑漳壳凹夹g(shù)參數(shù)，在能量供給充足的條件下，理論上1立方米大小的生物反應(yīng)器年產(chǎn)淀粉量相當于5畝土地玉米種植的淀粉產(chǎn)量（按我國玉米淀粉平均畝產(chǎn)量計算）；合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。

中國科學院副院長、中科院院士周琪說：“這一成果尚處于實驗室階段，離實際應(yīng)用還有相當長的距離，后續(xù)要盡快實現(xiàn)從‘1到10’的突破和‘10到100’的突破，最終真正解決人類發(fā)展面臨的重大問題?！瘪R延和介紹，科研人員正在針對工業(yè)化的問題進行攻關(guān)，比如解決酶的穩(wěn)定性、活力、成本等問題，探索多條技術(shù)路線等，“預(yù)計未來5到10年能夠建立起工業(yè)化示范裝置”。（記者 齊芳）

關(guān)鍵詞： 二氧化碳 淀粉