纤维素合成全碳淀粉转化效率突破93.3%

科技日报天津11月23日电 记者23日获悉，中国科学院天津工业生物技术研究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团队，近期在纤维素合成淀粉领域取得了突破性进展。该团队重新设计并升级了合成路线，实现了纤维素中碳元素的完全高效转化为淀粉。相关成果已发表于《科学评论》期刊。

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”这一多酶级联反应，科学家们已可通过体外生物转化手段，将纤维素部分转化为淀粉。但由于反应路径局限，理论产率仅能达到50%，而且需要依赖微生物发酵作为辅助，造成实际产量进一步下降，难以大规模应用于工业生产。

张以恒介绍道：“我们团队创新性地优化了碳元素和能量循环的新机制，自主设计葡萄糖的回收激活及再利用技术，使理论上淀粉产率由50%提升至100%，有效克服了碳损失难题。”团队成员还着力提升了酶元件的稳定性，系统筛选出了多种源自特殊环境、具备高热稳定性的新型酶，有效将反应温度提升到50℃，不但加快了酶促反应，提高了反应效率，同时也降低了单产酶的消耗，为产业化提供了强有力支撑。同时，团队通过优化系统集成与反应条件协同，将纤维素到淀粉的实际转化率提升至93.3%。

值得关注的是，本技术制备出的淀粉为高纯度直链淀粉，聚合度可精准调控，分子量分布极窄，结构更为均一，性能明显优于传统方法提取的天然淀粉。在食品、医药及材料等领域展现出广阔的特殊应用前景。目前，该淀粉已用于手性分离填料，并成功高效分离出沙利度胺等手性药物分子，为手性填料技术带来了新突破。