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前言

当粮食不再受土地和气候的限制时，我们似乎就离“粮食自由”不远了，这听起来像是天方夜谭，但如今，我国科学家真的做到了。

除此之外，我国不仅突破技术实现了“世界第一”，甚至还将该实验投入到生产线中，并开始了紧锣密鼓的量产中。

那么，这个能让我们实现“粮食自由”的技术究竟是什么？它又会给我们的粮食产业带来怎样天翻地覆的改变？

人工合成淀粉技术的重大突破与意义

“山中无甲子，寒尽不知年”，多年以来，科学家们在科研的深山里日夜攻关，不分寒暑，如今，他们终于迎来了“柳暗花明又一村”的重大突破！

就在2022年底，由中国科学院天津工业生物所完成的人工合成淀粉项目，建成了百升级、吨级中试装置并启动测试。

这意味着，这项堪称“颠覆性”的技术正式迈出了走向产业化的关键一步。

回想2018年，当科研人员首次成功地用二氧化碳合成出淀粉，并在试管里见到那抹象征性的“淀粉蓝”时，大家的心情是无比激动的。

但那时的产量还非常低，离实用化尚有很长的路要走。

此后，科研团队接连攻克技术难关，先后开发出2.0、3.0版本的合成工艺，使淀粉产量提高了136倍，达到1.6克/升，已经超过了玉米的淀粉合成速率。

如今随着中试装置的建成，万吨级的生产指日可待。

可以预见，人工合成淀粉技术一旦成熟并规模化应用，将彻底颠覆传统农业种植模式，把“靠天吃饭”变为“工厂造粮”。

这样不仅能极大缓解土地和淡水资源压力，保障粮食安全，更有望成为我国乃至全球的“杀手锏”技术。

那么，这项技术原理究竟是什么呢？

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信息来源：

新华网：人工合成淀粉，技术造物新突破

人工合成淀粉的技术原理

在自然界，淀粉的合成需要植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为葡萄糖，再经过复杂的代谢过程积累形成。

而人工合成淀粉则是科学家们“偷师”自然，但又巧妙地“另辟蹊径”。

他们先是利用化学催化剂将二氧化碳还原为甲醇等含碳化合物，再用生物酶催化这些小分子化合物合成淀粉。

整个过程就像是用化学反应和生物酶反应“搭积木”一样，只需11个步骤，远少于自然界动辄六七十步的合成代谢。

这种“化学+生物”的模块化合成策略不仅大大简化了反应路径，提高了合成效率，更实现了对产物的精准调控。

因此，通过模块的优化组合可以生产出不同种类、不同性质的“定制化”淀粉，从而满足食品、医药等领域的多样化需求。

更令人惊喜的是，人工合成淀粉完全摆脱了对土地、气候等自然条件的依赖。

传统农业受季节更替、干旱洪涝等自然灾害影响很大，而人工合成淀粉在“恒温恒湿”的反应器里进行，可以不分昼夜、不受天气影响，最终实现工厂化、规模化生产。

此外，人工合成淀粉的原料是空气中取之不尽的二氧化碳，因此不会与粮食争地、不会加剧土地荒漠化，反而能减少温室气体排放，可谓一举多得。

经过多年发展，人工合成淀粉技术已经实现了从1.0到3.0的三次升级迭代。

现如今，最新的3.0版本工艺，淀粉合成速率比玉米高出8.5倍，产量是最初1.0版本的136倍，如此高的合成效率有望大幅降低生产成本，提高人工合成淀粉的经济可行性。

信息来源：

中国科学报：二氧化碳“变”淀粉：实现从0到1，还要从1到10

攻克关键技术

可以说，在人工合成淀粉这条从未有人走过的路上，中国科研人员不畏艰难、勇攀高峰，终于实现了关键技术的重大突破。

2021年，当中国科学院天津工业生物所联合多家单位，在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的全合成时，这一突破性成果震惊了学术界。

国内外多位院士专家给予了高度评价，认为这是合成生物学领域具有里程碑意义的进展。

但谁曾想，这项堪称“黑科技”的研究，最初却源自一次看似“异想天开”的灵感。

2015年，时任天津工业生物所所长马延和在出差途中突发奇想：能不能利用二氧化碳来合成淀粉？

当时，他的这个想法引来不少同行和国外科学家的强烈质疑，但马延和坚信“世上无难事，只要肯登攀”。

随后他便说干就干！项目立项后，科研团队兵分多路的在实验室里打响了攻坚战，就这样，科研人员在实验室里一关又一关地“打怪升级”，攻克了一个又一个技术难题。

从最初的实验室小样品，到后来的百升级、吨级中试，人工合成淀粉项目走过了一段跌宕起伏的科研历程。

如今，当人工合成淀粉这一“黑科技”即将走出实验室，迈向产业化之际，我们由衷地向幕后的“追光者”们致敬。

信息来源：

新京报：中科院天津工生所马延和：二氧化碳人工合成淀粉吨级中试装置建成

人工合成淀粉的产业化进展

当人工合成淀粉的关键技术被一一攻克，这项“颠覆性”的创新也开始走出实验室，迈向产业化的康庄大道。

2022年底，由中国科学院天津工业生物所主导完成的二氧化碳人工合成淀粉项目，建成了国内首个吨级中试装置。

这个“小而美”的装置虽然还不能批量生产，但它的“首秀”预示着人工合成淀粉离规模化应用又近了一步。

从最初的实验室研发到中试放大，再到未来的产业化生产，每一次跨越都凝结着科研人员的心血。

但也正是一代代科研人员接力攻关、矢志不渝，才有了今天人工合成淀粉的蓬勃发展。

放眼未来，人工合成淀粉要真正实现产业化还有不少难关需要攻克，首先是要进一步提升合成效率，降低生产成本，提高产品的市场竞争力。

其次，作为一种全新的合成食品原料，人工合成淀粉的安全性如何保障也是公众关心的问题。

对此，项目组表示将严格遵循食品安全标准，通过动物试验和人体试食等一系列评估，确保产品的安全性和营养价值，让消费者吃得放心。

纵观全球，粮食安全问题已成为摆在众多国家面前的重大课题，联合国粮农组织预测到2050年，全球粮食产量需要增加70%才能满足需求。

在气候变化和土地资源紧缺的双重压力下，传统农业正面临前所未有的挑战，而人工合成淀粉技术的出现为破解粮食难题提供了一个全新的思路。

与传统农业“靠天吃饭”不同，这项技术可以实现工厂化、连续化生产，且原料来源广泛，因此，它有望成为保障未来粮食安全的“压舱石”。

结语

当前，粮食安全已成为全球性难题，气候变化、人口增长、土地荒漠化等一系列挑战无不在考验着人类的智慧和勇气。

在这个关键节点，中国科研人员挺身而出，以“人工合成淀粉”为突破口为破解粮食难题、守护人类未来贡献了“中国方案”。

可以看出，这项技术的意义不仅在于它颠覆了人们对粮食生产的传统认知，更在于它体现了科技向善的价值追求。

相信未来，我们总有一天能够看到它所给我们带来的粮食希望，让我们拭目以待。

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