中国科学家攻关六年，成功将二氧化碳合成为淀粉。实验室也能造出食物，这也就意味着，以后人类或将再无饥荒，靠老天爷赏饭吃的苦日子终于到头。

2021年9月24日，这项成果在国际学术期刊《科学》一经发表，震惊四座，国际学术界更是直接将它评价为影响世界的重大颠覆性技术。

不过高兴之余，仔细想想还是有些匪夷所思‌，通常人们调侃“喝西北风”，没想到现在，这西北风还真能当饭吃，就是这种科技与狠活真的能吃吗？人工淀粉究竟是怎样合成的？

淀粉我们都不陌生，它是食物中最主要的碳水化合物，占全球热量摄入的80%以上。同时，淀粉也是重要的工业原料，例如在建筑材料里做保水剂、增稠剂和黏结剂等。

它的合成，在自然界中，植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为葡萄糖，并进一步合成淀粉。这一看似简单的光合作用，其实涉及了60多步代谢反应和生理调控，实际上的理论能量转化效率仅有2%左右。

农作物的生长周期一般较长，例如小麦一般为6-8个月，玉米则为3-4个月。并且在这个过程中，还需要土地、人力以及肥料、水和光照的滋养，每个环节都缺一不可，如果不幸遇到干旱或洪涝等恶劣天气，甚至还会前功尽弃。

这就导致，2023年共有约2.816亿人面临着严重粮食不安全问题，同比增加2400万人。

合成淀粉则没有这些不稳定性，它创新性的采用了“搭积木”的方式，通过化学与生物催化相耦合的方式。

化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成碳一（C1）化合物，然后通过设计构建碳一聚合新酶，依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三（C3）化合物，最后通过生物途径优化，将碳三化合物又聚合成碳六（C6）化合物，再进一步合成直链和支链淀粉（Cn化合物）。

整个过程通过光能—电能—化学能的转变方式，将7000个生化反应简化为只有11步的主反应，整体能量转化效率大幅提升到原来的3.5倍。

至于合成淀粉能不能吃的问题，核磁共振等检测与分析鉴定证实，人工合成的淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致，成分和理化性质都完全相同。

口感嘛，因实验室合成淀粉只有大约1克，科学家们苦笑：实在是舍不得吃。那么，科学家们呕心沥血研究的合成淀粉，究竟有何用途？

目前，二氧化碳人工合成淀粉从实验室走向生产线，开始了吨级中试。中国生命科学十大进展交流会上，研究员马延和曾透露：预计今年有望做出第一批产品，用于材料和半导体领域。

畅想未来，如果人工合成淀粉技术实现量产。粮食的生产从田间地头变为工业车间，依照现有数据，1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地的玉米淀粉年平均产量。届时，将会节约90%以上的耕地和淡水资源，摆脱土地对于生产力的制约，成功解决粮食危机的世界难题。

减少农药和肥料的使用，不仅能提高粮食安全，同时还保护了环境。此外，二氧化碳更是造成温室效应的元凶，它的利用还能减缓温室效应，促进碳中和的实现。

二氧化碳合成淀粉，从0到1，科学家们迈出了关键的第一步。在此基础上，又给出了最新成果，将二氧化碳还原合成葡萄糖和油脂。依旧是通过电催化结合生物合成的方式，先将二氧化碳高效还原成高浓度乙酸，然后用酿酒酵母对乙酸进行发酵，进一步利用微生物合成葡萄糖和油脂。

有了这些成功案例，相信在未来，各种只出现在科幻电影的合成食物将不再是妄想。

【参考文献】

[1]周婕.解密"空气变粮食"——二氧化碳人工合成淀粉的探索[J].高科技与产业化, 2022

[2]唐琳.实现二氧化碳到淀粉的从头合成[J].科学新闻, 2022.

[3]武威.人工合成淀粉背后 从实验室走向工厂还有漫漫征途[J]. 2021.

金立旺摄.中科院天津工业生物所 世界首创!二氧化碳到淀粉人工全合成[J].天津支部生