纤维素高效全碳合成淀粉，转化率突破93.3%

科技日报天津11月23日讯 记者从中国科学院天津工业生物技术研究所获悉，张以恒研究员带领的体外合成生物学中心与低碳合成工程生物学全国重点实验室团队，近期在利用纤维素合成淀粉方向取得了突破性进展。团队通过对现有技术路线进行创新性优化，实现了纤维素全碳元素高效转化为淀粉。相关成果已发表于《科学评论》杂志。

此前，行业多采用“纤维素部分水解—纤维二糖磷解—葡萄糖聚合为淀粉”的多酶级联方法，将纤维素转化为淀粉。尽管这一体外生物催化技术能够完成纤维素到淀粉的转化，但受制于传统合成途径，最大理论产率仅有50%，还需借助微生物发酵，实际工业产出远低于理想值，转化效率难以满足大规模生产需求。

张以恒介绍，团队打破既有能量转换机制，创新构建了葡萄糖回收与再激活的工艺流程，使淀粉理论产率从原有的50%提升至100%，极大减少了碳流失。同时，团队还在酶元件方面取得进展，通过在特殊条件下系统筛选，发现并应用了多种具备高热稳定性的新型酶元件，让反应温度提升至50℃，显著提升了酶的反应活性与速度，大幅度减少了单位产出所需酶的用量，为产业化落地奠定了基础。经过系统优化，团队最终将纤维素到淀粉的实际转化率提升至93.3%。

此外，该技术合成出的淀粉为高度可控的纯直链淀粉，分子量分布极窄、结构均一，在食品、医疗、材料等领域具备显著优势。目前，团队已将该淀粉应用于手性分离材料，实现了沙利度胺等手性药物分子的高效分离，成功解决了手性填料领域的技术难题。