新华社北京9月24日电（记者李斌）中国科学院天津工业生物技术研究所在合成淀粉方面取得了重要进展，提出了一种不依赖光合作用、以二氧化碳和电解氢为原料成功生产淀粉的颠覆性淀粉合成方法！研究结果于9月24日在线发表在《科学》杂志上。
<究竟是如何实现<h1级"pgc-h-right-arrow"数据轨道"2">二氧化碳转化为淀粉的？</h1>
我们都知道，淀粉遇碘是蓝色的，已经广泛用于检测碘的存在或淀粉的实验，在我们日常消费的主粮中，淀粉的比例非常高，如小麦含淀粉63-65%，大米淀粉比例在60%~70%，不同品种的米淀粉比例没有区别。
淀粉又称碳水化合物，简称为糖，是多羟基甲醛或多羟基雄酮及其聚合物和某些衍生物的总称，基本上是我们日常热量摄入的主要来源，其结构多种多样，在自然状态下是通过光合作用合成的。
光合作用如何转化为淀粉？
光合作用是植物、藻类等生产者和某些细菌利用光能将二氧化碳、水或硫化氢转化为碳水化合物的过程，分为产氧光合作用和非产氧光合作用两大类，植物的光合作用过程可分为光反应性和碳反应两个步骤：
12H2O s/s/→ 12H2 s 6O2 s/o2 s/o s/o
12H2（来自光反应性）s 6CO2 → C6H12O6（葡萄糖）s 6H2O（碳反应）
它需要阳光水和二氧化碳的参与，是太阳能利用的一种方式，虽然其理论效率可以达到11%，但由于吸收性差，光合作用呼吸要求和最佳太阳辐射水平等影响，整体效率很低，总光积分效率占总太阳辐射的3%~6%之间。
当然，这并不会使全球植物和藻类覆盖面积过大，是全球碳水合作用和氧气极其重要的来源，没有光合作用就没有地球生命存在的基础。
合成淀粉到底是如何工作的？
从光合作用反应来看似乎很简单，但用合成代替光合作用，几乎取代了数亿年生化过程的自然进化，其难度可想而知！
人造淀粉合成代谢途径的设计和模块化组装
来自中国科学院天津工业生物技术研究所的马岩和他的研究人员带领团队采用了类似的"积木"方法，利用化学催化剂在高密度氢能的作用下将高浓度的二氧化碳还原为碳一（C1）化合物，然后设计和构建一种用于碳一聚合的新型酶， 根据化学多糖反应原理，将碳-一化合物聚合成碳三（C3）化合物，最后通过生物优化，将碳-3化合物转化为碳-6（C6）化合物。进一步合成直链和支链淀粉（Cn化合物）。MRI等测试发现，合成淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致。
这种合成效率可以达到天然农业生产方式的8.5倍，1立方米的生物反应容器可以达到5亩玉米的生产水平，未来的农业生产将真正成为工厂，如果有一天"流浪地球"时代到来，可以真正进入粮食的地下工业化生产。
<h1级"pgc-h-right-arrow"数据轨道"3">合成淀粉有多大意义？</h1>
相信很多朋友对这个消息一无所知，没有意识到合成淀粉，有什么了不起的？但事实上，当这个消息传出时，更了解科学的朋友一定发现了一个惊人的事实，即合成淀粉需要什么？二氧化碳！
在应对全球变暖和粮食危机的同时
如果工业化成功，未来要大规模合成淀粉，那么从哪里获得天文二氧化碳气体呢？它可以来自二氧化碳含量高的工业废气，如生产石灰石这一重要的工业产品，它产生大量的二氧化碳，在生产过程中分解约100吨石灰石，产生约44吨二氧化碳。
原来这些要么排放到大气中，要么被工业二氧化碳生产，如果在大规模应用中，甚至可以在大气中收集二氧化碳来产生淀粉，结果是，造成全球变暖的最大原因温室气体源都得到了解决，因此《巴黎协定》确定了减排路线， 在大规模合成淀粉的情况下，会更容易实现。
美国粮食供应的全球格局会被打破吗？
2020年5月5日，新华社报道称，"美国每年向世界供应约1.5亿吨粮食。其中，大豆出口占世界出口总额的37%，玉米占世界出口总额的47%，小麦占世界出口总额的22%，这是一套非常令人震惊的数字。"
按世界各国划分的食品出口排名
美国、印度和东南亚国家始终位居全球食品出口榜单前三，很难相信一个现代科技国家还是农业大国。从农业到高科技，美国的业务确实是最好的，这一事实取决于美国的供应链，这是无懈可击的。
在从农业向工业化的过渡中，许多农田已经转变为经济作物，钱可能比以前赚得更多，但如果有一天钱不来买粮食呢？因此，我国一直强调主食必须自给自足，我们对粮食安全有非常明确的认识。
未来合成淀粉是人类最大的卡路里来源，一旦解决了，其意义无法用言语表达，想象一下全世界有多少人饿了，他们的食物需求都是为了解决食物的问题，而一旦大量低成本淀粉开放供应，不知道有多少人能解决胃病。
2021年9月5日，联合国粮食及农业组织（粮农组织）发布报告称，到2020年，全球将有8.11亿人面临饥饿，比2019年增加1.61亿人，近23.7亿人将无法获得足够的食物，比2019年增加了3.2亿。
是否要更改线条？
有没有一瞬间有技术在手，世界我有感觉？换来美国前总统唐纳德·特朗普的调子"中国会再次伟大"，其实不管有没有合成淀粉技术，中国人正走在"再伟大"的道路上。
<h1类"pgc-h-arrow-right"data-track""7">扩展读：合成淀粉，你能吃吗？</h1>
上述合成路线的最终产品是直链淀粉和支链淀粉，这两种淀粉在大米中所占比例的差异决定了大米的味道，如直链淀粉韧性味道低，弹性低，有点糊状感觉，而支链淀粉含量高，煮熟后的粘性比较高， 大米韧性味道更好。
而论文中还提到了核磁共振等试验发现，合成淀粉分子与天然淀粉分子结构组成是一致的，也就是说，天然淀粉也没有什么不同，可以食用，当然你也放心，在正式销售之前，会经过大量的测试来确定其生物安全性。
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