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中科院天津工業生物所帶來新成果 打開人工合成淀粉新方向
2025年04月09日 17:18:03
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：5105
中國科學院天津工業生物技術研究所人工淀粉研發團隊發現了一條以乙酸為原料的低碳酵母細胞淀粉合成路線，能夠實現淀粉的低碳微生物高效合成。
淀粉作為主要的碳水化合物儲備形式，在生物、農業、食品工業及人類健康中扮演著不可替代的角色。據統計，全球70%以上人類熱量攝入依賴淀粉類作物，而淀粉是植物光合作用的終極產物，因此淀粉產量和糧食供應穩定性之間有著緊密的聯系，并且兩者直接影響了人類健康。
由于淀粉的生產依賴植物光合作用，而整個過程有存在能量利用效率低、生長周期長的特點，因此淀粉的產量很大程度上是“看天吃飯”。也正因如此，科學家很早就開始思考脫離植物，以人工方式生產淀粉的可行性，這也使得人工合成淀粉成為了一項頗受關注的研究課題。
4年前我國成功實現了二氧化碳合成淀粉，為人工合成淀粉打開了新的思路，同時也開始促進相關產業的推進。而就在最近，該團隊在人工合成淀粉方面似乎又有了新的突破。中國科學院天津工業生物技術研究所人工淀粉研發團隊發現了一條以乙酸為原料的低碳酵母細胞淀粉合成路線，能夠實現淀粉的低碳微生物高效合成。
根據相關工作者介紹，“這條以乙酸為原料的低碳酵母細胞淀粉合成路線，系統揭示了重塑細胞資源分配網絡支撐高水平淀粉合成的新機制，并通過代謝調控與路徑優化相結合的菌株工程，成功實現了人工微籽粒酵母細胞中的淀粉組成及淀粉-蛋白比例調控，展示了應用工程生物技術按需定制功能營養原料組成、創制理想食品和飼料的巨大潛力”。
根據中新網相關報道，研究人員通過優化異源淀粉合成途徑的表達強度、精確調控糖異生途徑及淀粉分解代謝通路，并結合形態工程擴大胞內淀粉儲存空間等工程化策略，系統解決了酵母天然代謝網絡淀粉合成能力不足的瓶頸，以電還原二氧化碳合成的乙酸為原料，淀粉含量達到細胞干重的47.18%，時空生產效率243.7 g/m2/d，生產強度達到160.9 mg/L/h，比其他微生物高一個數量級，為已報道工程細胞合成淀粉的最高水平。
目前相關成果已經發表在國際學術期刊Nature Communications上，而該技術不僅為淀粉的工業化生產提供了新的解決方案，還展示了工程生物技術在食品、飼料、生物材料等領域的巨大應用潛力。并且低碳合成也更利于可持續發展。未來隨著技術的進一步優化和成本的降低，低碳微生物制造淀粉有望成為人工合成淀粉的主要途徑之一，并成為可持續生物制造的重要方向。
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