中国农业科学院科研人员开发一种利用玉米秸秆高效转化人造淀粉和单细胞蛋白的新方法

近日，中国农业科学院生物技术研究所微生物蛋白设计与智造创新团队与国内相关科研单位合作，开发了一种利用玉米秸秆高效生物合成人造淀粉和单细胞蛋白的新技术，进一步降低了人造淀粉的生产成本，为粮食生产提供了新的途径。相关研究成果发表在《科学通报（Science Bulletin）》上。中国科学院天津工业生物技术研究所张以恒研究员、马延和研究员和中国农业科学院生物技术研究所张伟研究员为论文共同通讯作者，中国农业科学院生物技术研究所徐欣欣副研究员为论文第一作者。

全球人口的快速增长和气候变化将使人类面临粮食安全的巨大挑战。将农业废弃物资源高效转化为人造粮食则是缓解粮食危机，实现农业可持续发展的重要途径之一。合成生物技术的快速发展使人们打破自然合成路径，创建高效人工生物合成体系成为可能。

该研究创建了一种使用现有的农业废弃物（玉米秸秆）高效合成人造淀粉和微生物蛋白的新技术，利用包含纤维素降解酶和淀粉合成酶的体外多酶分子体系，与酿酒酵母进行生物转化，可以把玉米秸秆中的纤维素高效酶水解合成人造淀粉，同时在有氧条件下低成本发酵生产微生物蛋白。这种新方法首次创建了从商业化纤维素酶中去除β-葡萄糖苷酶的高效纤维素降解及纤维二糖生成技术，能有效控制和降低纤维素酶成本，同时利用底物穿梭效应减少产物抑制，提高纤维素酶水解能力。而且，整个生物制造过程中无需辅酶和能量输入，没有糖损失以及设备投资小，为满足人造淀粉和微生物蛋白生物合成的经济性要求提供了可能。

作者简介

第一作者

徐欣欣副研究员

徐欣欣，博士，副研究员，中国农业科学院生物技术研究所。

主要从事微生物特别是丝状真菌蛋白表达平台的建立和其蛋白表达调控机制研究。围绕微生物特别是丝状真菌蛋白表达平台的建立和其蛋白表达调控机制研究进行了持续探索和积累。成功自主开发了具有广阔应用前景和重要经济价值的新型高温真菌特异腐质霉的表达系统，并搭建了常用真菌里氏木霉的表达平台，为解决重要工业、农业和医用蛋白的应用性能改良和规模化生产的重大瓶颈问题拓展了蛋白改良及表达途径。目前，主持各类科研项目3项，包括国家自然基金项目1 项，中国博士后科学基金1项，中央级公益性科研院所基本科研项目1 项。累计发表科研论文19 篇，其中以第一作者或通讯作者（含并列）发表SCI收录论文11篇，以通讯作者身份发表中文科技核心期刊论文1篇。以主要完成人身份申请国家发明专利6项，其中获得授权4项。

通信作者

马延和 研究员

马延和，男，汉族，1961年10月生，河北盐山人，农工党成员，1983年8月参加工作，在职研究生学历，工学博士，研究员。现任天津市第十七届人大常委会副主任，农工党中央常委、天津市委会主委、滨海新区区委会主委，中国科学院天津工业生物技术研究所所长。

1983年8月南开大学生物系微生物学专业大学毕业后，到中国科学院微生物研究所从事科研工作，历任微生物研究所生物技术中心副主任、所长助理、极端环境微生物中心主任、微生物资源前期开发国家重点实验室副主任。2007年3月起，先后任中国科学院天津工业生物技术研究与发展中心筹建工作组组长、中国科学院天津工业生物技术研究所筹建工作组副组长、工业酶国家工程实验室主任。2012年10月起，先后任中国科学院天津工业生物技术研究所所长，天津市滨海新区政协副主席(兼)，农工党滨海新区区委会主委，农工党天津市委会副主委，农工党中央常委。2021年1月当选农工党天津市委会主委、天津市第十七届人大常委会副主任。

通信作者

张以恒 研究员

张以恒，研究员，中国科学院天津工业生物技术研究所 低碳合成工程生物学重点实验室主任。曾是美国弗吉尼业理工大学的终身正教授。他在多酶分子机器的基础理论、技术方法和实际应用等方面做出了开拓性贡献，是全球体外合成生物学奠基人之一。代表性有：从纤维素生产人工淀粉、利用糖裂解水生产氧能、高能做料电池、多酶肌酶合成(产业化成功 、健康糖的新制造等，Goggle学者引用超过1700次，H指数70; 已在PNAS、Energy Environ. Sci、 Angew. Chem、Nat. Commun Biotech.、Bioeng、 ACS Catal. 等70多种杂志发表超过150余篇论文，获得国外专利50项以上

通信作者

张伟 研究员

张伟，研究员，中国农业科学院生物技术研究所。主要从事微生物分子生物学、代谢工程及酶工程的研究工作。近几年主持或参加了国家“863”、转基因重大专项、国家自然基金、农业科技成果转化等课题。获得授权中国发明专利8项；发表科研论文三十余篇，其中SCI论文二十余篇；指导培养本所及客座研究生20名。

该研究得到国家重点研发计划合成生物学专项、中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.01.006

信息来源于中国农业科学院生物技术研究所，专家信息来自于中国农业科学院生物技术研究所及www.sciencedirect.com。点击下方阅读原文即可查看英文摘要原文。

编辑/责编：张睿梅

Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。

投稿网址：

https://www.sciopen.com/journal/2958-4124