纤维素制全碳素淀粉的转化效率提升至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近日在纤维素转化为淀粉的研究领域取得突破。据介绍，该所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张以恒研究团队，成功实现了纤维素全碳利用合成淀粉的新技术。该最新成果已发表于《科学评论》期刊。

过去，利用“纤维素部分水解—纤维二糖磷解—葡萄糖聚合淀粉”的多酶协同反应，体外生物转化技术可以将部分纤维素变为淀粉。不过由于合成路径的限制，这种方式的理论产率只有50%，并且还需要借助微生物发酵来辅助，实际转化率难以达到工业应用所需水平。

张以恒表示，团队重构了能量循环方式，创新性地设计了葡萄糖回收及再激活的机制，使理论上淀粉产率提高到100%，有效解决了碳流失的问题。同时，团队筛选出多种新颖的高温耐受酶元件，将反应温度提升至50℃，从而增强了酶的活性和反应速度，大大减少了酶的使用量，也为后续工业化生产提供了保障。通过对反应系统的协同优化，团队最终将纤维素转化为淀粉的实际转率提高到93.3%。

该技术合成的淀粉为高纯度直链淀粉，聚合度与分子量分布均可精确控制，结构极为均一，比传统天然淀粉更加优异，有望在食品、医药、材料等多个领域拓展应用。目前，这项淀粉已成功用作手性分离填料，并在高效分离沙利度胺等手性药物分子的应用中取得突破，为手性填料技术升级带来新机遇。