以纤维素为原料的全碳素路径合成淀粉转化效率突破至93.3%

科技日报天津11月23日电 记者从中国科学院天津工业生物技术研究所获悉，近日该所体外合成生物学中心、低碳合成工程生物学全国重点实验室，张以恒研究员带领团队，在纤维素高效转化淀粉领域实现了重大突破。通过重新设计合成技术路线，团队成功实现了纤维素碳素的全面转化制备淀粉。该成果近期发表在《科学评论》杂志。

一直以来，利用“纤维素部分水解—纤维二糖磷解—葡萄糖聚合淀粉”等多酶级联方式进行体外生物催化转化，虽可将纤维素部分生成淀粉，但受制于现有反应途径的限制，理论产率最高仅为50%，且往往依赖于微生物发酵辅助，实际产率更低，难以满足大规模生产的要求。

张以恒介绍，研究团队围绕酶反应体系进行结构性创新，建立了全新的能量循环机制，并设计出葡萄糖的回收及活化利用新方法，从而将理论产率由原来的50%提升到了100%，有效克服了碳损失的难题。此外，团队针对酶的稳定性进行深度优化，从极端环境中筛选获得多种耐高温的新型酶元件，使反应温度达到50℃，不但促进了酶活性提升和反应速率加快，还大幅减少了单位产出的酶投入量，为后续工业化推广打下了基础。通过对反应体系的多项参数进行协同优化，整体工艺的纤维素转化率提升到93.3%。

需要指出的是，该项技术获得的淀粉属于纯直链淀粉，其聚合度和分子量分布高度可控，结构均一性远超天然提取得到的淀粉产品，展现出在食品、医药及新材料等领域的独特应用前景。目前，该淀粉已在手性分离填料中实现应用，尤其在高效分离沙利度胺等手性药物分子方面获得突破，推动了手性填料行业技术进步。