纤维素制全碳淀粉转化率提升至93.3%

科技日报天津11月23日讯 记者获悉，中国科学院天津工业生物技术研究所近日在合成淀粉领域取得了新的突破。张以恒研究员带领的体外合成生物学中心及低碳合成工程生物学全国重点实验室团队，通过技术创新，实现了纤维素碳素的全部利用并成功合成淀粉。相关成果已刊登于《科学评论》期刊。

此前，学界采用“纤维素部分水解—纤维二糖磷解—葡萄糖聚合淀粉”的多酶串联方法，在体外转化技术的助力下，已能够将部分纤维素转化为淀粉。然而，由于合成途径本身的限制，淀粉产率理论上最多达到50%，而且需要依赖微生物发酵辅助，使得实际转化效果受限，难以适应工业生产。

张以恒介绍，其团队通过重构合成工艺，建立了能量循环的新途径，从而创新性地实现了葡萄糖的回收与激活再利用，使理论产率翻倍至100%，有效避免了碳损耗问题。此外，他们系统筛选了多种具备优异热稳定性的新型酶，提升了整体反应温度至50℃，不仅加快了酶反应速率，并且减少了酶的消耗，为未来工业化应用提供了保障。经过对整个反应体系的全方位优化，最终将纤维素到淀粉的实际转化率提升至93.3%。

值得注意的是，这一技术生产的淀粉为高纯度的直链淀粉，聚合度可精确调控，分子分布范围极窄，整体结构高度均一，明显优于自然界常见的淀粉品种，在食品、医药和新材料等众多领域展现出独特的应用价值。目前，该技术已被用于手性分离材料的制造，为高效分离沙利度胺等手性药物分子提供解决方案，并突破了手性填料技术的发展瓶颈。