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中科院天津工业生物所带来新成果 打开人工合成淀粉新方向
2025年04月09日 17:18:03
来源：Ky开元集团 作者：小王 点击量：5005
中国科学院天津工业生物技术研究所人工淀粉研发团队发现了一条以乙酸为原料的低碳酵母细胞淀粉合成路线，能够实现淀粉的低碳微生物高效合成。
淀粉作为主要的碳水化合物储备形式，在生物、农业、食品工业及人类健康中扮演着不可替代的角色。据统计，全球70%以上人类热量摄入依赖淀粉类作物，而淀粉是植物光合作用的终极产物，因此淀粉产量和粮食供应稳定性之间有着紧密的联系，并且两者直接影响了人类健康。
由于淀粉的生产依赖植物光合作用，而整个过程有存在能量利用效率低、生长周期长的特点，因此淀粉的产量很大程度上是“看天吃饭”。也正因如此，科学家很早就开始思考脱离植物，以人工方式生产淀粉的可行性，这也使得人工合成淀粉成为了一项颇受关注的研究课题。
4年前我国成功实现了二氧化碳合成淀粉，为人工合成淀粉打开了新的思路，同时也开始促进相关产业的推进。而就在最近，该团队在人工合成淀粉方面似乎又有了新的突破。中国科学院天津工业生物技术研究所人工淀粉研发团队发现了一条以乙酸为原料的低碳酵母细胞淀粉合成路线，能够实现淀粉的低碳微生物高效合成。
根据相关工作者介绍，“这条以乙酸为原料的低碳酵母细胞淀粉合成路线，系统揭示了重塑细胞资源分配网络支撑高水平淀粉合成的新机制，并通过代谢调控与路径优化相结合的菌株工程，成功实现了人工微籽粒酵母细胞中的淀粉组成及淀粉-蛋白比例调控，展示了应用工程生物技术按需定制功能营养原料组成、创制理想食品和饲料的巨大潜力”。
根据中新网相关报道，研究人员通过优化异源淀粉合成途径的表达强度、精确调控糖异生途径及淀粉分解代谢通路，并结合形态工程扩大胞内淀粉储存空间等工程化策略，系统解决了酵母天然代谢网络淀粉合成能力不足的瓶颈，以电还原二氧化碳合成的乙酸为原料，淀粉含量达到细胞干重的47.18%，时空生产效率243.7 g/m2/d，生产强度达到160.9 mg/L/h，比其他微生物高一个数量级，为已报道工程细胞合成淀粉的最高水平。
目前相关成果已经发表在国际学术期刊Nature Communications上，而该技术不仅为淀粉的工业化生产提供了新的解决方案，还展示了工程生物技术在食品、饲料、生物材料等领域的巨大应用潜力。并且低碳合成也更利于可持续发展。未来随着技术的进一步优化和成本的降低，低碳微生物制造淀粉有望成为人工合成淀粉的主要途径之一，并成为可持续生物制造的重要方向。
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