來源：中央電視台新聞用戶端
昨日（23日），記者在中國科學院召開的新聞釋出會上獲悉，經過多年的研究，我國在澱粉合成方面取得了重大突破，這是世界上第一次從二氧化碳到澱粉的全合成。來自二氧化碳的合成澱粉被國際學術界認為是影響世界的主要颠覆性技術，其結果于今天（24日）發表在國際學術期刊《科學》上。
在玉米等作物中，澱粉的合成和天然光合作用的積累涉及60多種生化反應和複雜的生理調控，理論能量轉換效率約為2%。通過多年的研究，中國科學院天津工業生物學研究所科研團隊會同大連化學研究所，采用了類似的"積木"方法，通過化學催化與生物催化子產品系統的耦合，實作了"光能-電能-化學能"的能量轉化模式，成功建構了一種隻有11步人工合成的二氧化碳-澱粉的方法。
中國科學院天津工業生物學研究所副研究員蔡偉：我們的研究團隊提出了化學和生物耦合催化合成澱粉的新思路，目前在實驗室中隻需幾個小時即可完成作物需要幾個月的澱粉合成過程。
該團隊在澱粉合成方面的最新突破不僅步驟更少，而且具有更高的能量轉換效率和合成速度。人造路徑從太陽能到澱粉的理論能量轉換效率是玉米的3.5倍，澱粉合成速率是玉米的8.5倍。在能源供應充足的條件下，按照目前的技術參數，1立方米大小的生物反應器的年産量理論上是澱粉，相當于我國5畝土地上玉米種植的平均年産量。
中國科學院天津工業生物學研究所所長馬延和表示：雖然還處于實驗室階段，未來還有更多的科學挑戰，但一旦行業實作，将是我們的食品安全對二氧化碳的使用，對我們的雙碳目标将起到非常重要的支撐作用。
《科學》雜志國際學術出版聯席主任小瑩：這是合成澱粉領域的重大突破，也是從國際（在實驗室）從二氧化碳合成澱粉的過程中，這一過程是生物合成生物制造領域的一個重要裡程碑，進而下一步農業生産，工業生物制造實際上提供了一條新的途徑， 具有非常重大的意義。
實作合成澱粉>>三大核心突破
澱粉是谷物最重要的成分，也是重要的工業原料。如何實作從二氧化碳中合成澱粉的颠覆性技術？核心突破到底在哪裡？
亮點1：能量轉換效率提高3.5倍 突破利用太陽能的天然光合作用固碳系統的局限性
為了設計一條超越自然能力的固碳合成路徑，科研團隊創新性地提出了一種化學和生物催化耦合的解決方案，從大約7000個生化反應中，建構了一條隻有11個主要反應的無菌澱粉合成路徑，将理論能量轉換效率提高了3.5倍，進而可以高效固定二氧化碳高效合成澱粉。
亮點2：從60多個步驟到11個步驟，突破天然澱粉合成複雜的監管壁壘
在計算設計的人工通路中，生物酶催化劑是成功建構該通路的核心關鍵。該團隊從動物、植物、微生物等31種不同物種來源中挖掘出合适的生物酶催化劑，建構了一條隻有11個反應步驟的人工澱粉合成路徑，與自然界中澱粉合成所需的60多個步驟相比，合成的複雜性顯著降低。
亮點3：突破天然澱粉合成時空效率不高極限
由于缺乏數億年進化的自然途徑，來自不同物種的生物酶催化劑在人工途徑中存在困難的問題。針對這一問題，研究團隊制定了子產品組裝優化和時空分離反應的政策，解決了人工途徑中底物競争和産物抑制的問題，最終獲得了顯著提高澱粉合成速率和效率的人工方法。
合成澱粉：工業化之路面臨諸多挑戰>>
從二氧化碳合成澱粉的參數來看，一台1立方米大小的生物反應器的年産量可以相當于5畝玉米澱粉的産量。那麼合成澱粉和天然澱粉有什麼異同呢？澱粉生産産業化道路上還面臨哪些挑戰？一起聆聽專家的解讀。
中國科學院天津工業生物學研究所所長馬延和：通過人工這種方式脫澱粉，目前主要是直鍊澱粉，當然現在我們也可以添加支鍊酶，它可以制成支鍊澱粉。現在我們在實驗室裡有一個小樣本，但我們還沒有完成。
中國科學院天津工業生物學研究所副研究員蔡偉：最重要的是，我們通過了科學的黃金标準，即核磁試驗，我們把合成的直鍊（澱粉）和支鍊（澱粉）以及自然界中的直鍊（澱粉）和支鍊（澱粉）走到一起， 核磁力的結果完全相同，是以我們可以說我們的合成澱粉實際上是和天然澱粉沒有什麼不同。
研究團隊表示，雖然合成澱粉的路徑已經打開，但目前隻有少量澱粉樣品在實驗室生産，要真正實作合成澱粉的産業化，還存在諸多挑戰。
中國科學院天津工業生物學研究所所長馬延和：如果變成工業化，也就是說，我們說用合成生物學的概念，重新設計生物體甚至生物體的功能，然後讓它突破自然生物體的限制，可以大大縮短其生産周期，降低其成本。
中國科學院副院長、中國科學院院士周琦：這項工作符合中國科學院在基礎研究領域，以社會的重大需求和人類面臨的重大問題為出發點，多學科交叉和學科融合， 這将是未來科技創新的典範和方式。
（中央電視台記者帥俊泉玉良）