种地技能满点的“产粮大国”，居然也会研发人工合成粮食？2021年9月，我国科学家首次实现人工合成淀粉，可以说是颠覆了世界的认知，如此大费周章是我国的粮食不够吗？还是人工合成粮食更好？

被“人工合成”的粮食

自古以来，“粮食”在中国人心中的价值就非同一般，随着科技的发展，我国更是在“产粮”上有了里程碑式的突破。

经过6年的研发，人工合成淀粉这一难题被我国科学家攻破，同样也是国际上首次在实验室内，完成二氧化碳到淀粉的从头合成。

其实，该技术萌生于天津工生所创始所长马延和的一个大胆想法：可不可以模仿植物，直接利用空气中的二氧化碳来合成所需物质？面对这样的无稽之谈，国内许多专家纷纷摇头，而天津工生所的科研团队却是雷厉风行说干就干。

最初的设想是利用可再生能源，分解水产生电子或氢，然后通过电子或氢，将二氧化碳还原为甲酸、甲醇等简单化合物，进一步通过酶催化简单化合物，聚合生成淀粉。

然而，二氧化碳到淀粉之间的6568个生化反应中，只有9步主反应的最短合成途径，理论上这样便行得通，但实际操作起来，又被复杂的“酶”给困住，经过不断改造设计新的酶，9个主反应也相应被拓展到11个，直到2018年7月24日，制造路径才算完成闭环。

2022年底，工程化测试平台建成百升级、吨级中试装置启动测试，也就意味着二氧化碳合成淀粉，已可以投入量产。如此看来“西北风”制成的粮食，马上就要进入我们的生活了。

为何要打造人工粮食？

技术上的突破，让我国斩获新成果，不过还是有很多人疑惑，到底为啥研究该技术？就以玉米为例，在自然光合作用下，理论能量转化效率为2%左右，而从二氧化碳转化为淀粉的合成速率，是玉米在自然情况下合成与积累淀粉的速率的8.5倍。

此外，传统的粮食生产要消耗38%的土地，70%的淡水资源和大量的化肥和杀虫剂，而我国作为全球第一人口大国，得用不到10%的耕地6%的淡水资源，养活近20%的人口。

而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平均年产量，如果该系统运行过程成本与农业种植相比有经济可行性，那么就可以大量投入实际应用，预估能节约90%以上的耕地和淡水资源，也能避免农药、化肥等对环境的负面影响。

尽管目前人工合成淀粉，还未大批量投入使用，但其技术突破和效率提升，为未来的粮食安全与生态维护都提供了巨大的价值。

生物合成前景广阔

说到食品与科技的结合，其实大家最关心的还是安全问题，毕竟身体是革命的本钱。而人工合成的淀粉，是通过氢气和二氧化碳为原料合成的，其成分和功能与自然淀粉基本一致，目前没有任何研究表明会对人体产生不好的影响。

此外，生物合成技术可以说是新兴产业的领头羊。据不完全统计，2024年以来，中国生物制造产业投资额已近300亿元，医药健康领域就近200亿元。

包括用可再生能源合成甲醇、人工合成抗疟药物青蒿素、通过玉米纤维制作衣服面料等等，相较于传统化学制造，生物制造更具有环保、低碳、可持续发展等特点。

由此可见，生物制造作为我国科学界的新生力量，未来在农业、医药、环境和健康等领域，都将具有极其广泛的应用。

参考资料：

人工合成淀粉，技术造物新突破——新华网

二氧化碳“变”淀粉：实现从0到1，还要从1到10——中国科学报

从0到1的突破！人工合成淀粉有何厉害之处——光明网

“人工合成淀粉”背后 专家：合成生物学将大有可为

【新华社】中国生物制造技术产业加快发展----中国科学院