人工合成淀粉：中国科研的一小步，解决粮食危机的一大步

颠覆性技术“饮西风北风”可以成为一种时尚。在上世纪60年代，世界第一个人工合成结晶牛胰岛素完成之后，中国科学家在人工合成淀粉方面取得了重大的颠覆性和独创性突破。

国际上第一次在实验室里面实现二氧化碳到淀粉的从头合成，这是中国科学领域的第二项巅峰突破，淀粉是一种复杂的有机物，也是我们小麦等的主要成分，这种合成的主要特点是它不使用细胞，因为在自然界中细胞可以从二氧化碳当中合成淀粉。我想你应该知道，这就是著名的光合作用。然而，光合作用的问题是它只能由带有叶绿体的细胞生物来完成，对于地球上的大多数生物来说，它们是植物和一些动物，这需要的要求就非常多。本研究的特点是纯工业与实验室合成。简单地说，本实验的方法是首先用无机催化剂将二氧化碳还原成甲醇，然后甲醇转化为三碳，再转化为三碳到六碳，最后聚合成淀粉。与标准天然淀粉相比，其结构基本上是一致，吸收峰和核磁共振信号都表明该合成与天然淀粉非常接近。

这种合成只需要几个步骤，相反自然界中二氧化碳淀粉的合成需要大约60个生化反应和复杂的生理调节，而这种人工合成大约需要11个步骤。其次，它是快速有效的与玉米淀粉相比，实验室合成速率为8.5倍。理论上生物反应器的年淀粉产量相当于中国五亩玉米田淀粉的年产量。这一些方法使淀粉生产从传统的农业种植转变为工业生产为合成，为合成C02复杂质分子开辟了新的技术途径。据报道其效率也很高，自然界淀粉合成效率约为2%，而工业合成效率可达10%以上。

前景如何？要解决农业问题，粮食是人们最重要的事情，农业问题始终关系到人类的生存。这种工业方法可以解决农业所需的耕地资源和淡水，避免使用农药和化肥，提高食品安全。中国的耕地面积超过150万平方公里，约占土地面积的16%，即不足1/5，其余4/5不能用作耕地，这也使得中国的粮食问题非常严重。有了这项技术，高山，山谷，沙漠和冰原可以成为农业生产区。自古以来，中国的水陆运输系统一直忙于运输谷物和其他材料，有了这项技术，淀粉可以直接在北方甚至更远的北方生产，南北差距可以得到很好的缓解。

全球变暖可以说是近年来困扰全人类的一个问题，这让很多人感到担忧。全球变暖的主要因素是二氧化碳导致的，工业生产和汽车排放都是导致二氧化碳增加的因素。虽然植物有固定的二氧化碳，但他们还比不上二氧化碳的排放，但是有了这项技术，二氧化碳可以直接固定，这比农业和植物快得多，空间站甚至去宇宙都可以解决。在过去，我们希望解决太空旅行的问题，我们需要带上食物或者让人类进入冬眠以减少能源消耗，即使你进入宇宙的深处，你总是需要食物，这就是为什么有很多关于外星耕田的科幻，比如拯救火星，在火星上种植土豆，然而用人工合成淀粉，这些问题可以很好地解决。即使在贫瘠的土地上，只要有二氧化碳和相关物质，淀粉也可以直接合成。例如，火星的大气主要是二氧化碳，占96%，这是一个新的粮仓。此外，二氧化碳本身是人体新陈代谢的废物，可以直接循环利用。

淀粉到二氧化碳是一个渐进的能量释放过程，这一步相当于向上游走，这必须需要能量，那么能量从哪里来？也许这需要新能源。研究了许多新能源，特别是核能，希望在20世纪50年代实现可控核巨变。最后我想有人会说，这项技术还处于应用的早期阶段。这是不可避免的，但我认为每个人都能感受到这一点的重要性。