纤维素经全碳素路线高效转化为淀粉，收率提升至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，该研究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员团队，近期在纤维素向淀粉转化领域取得了重大突破。团队通过创新性重构合成技术方案，实现了纤维素全碳元素的高效合成淀粉。相关成果已在《科学评论》杂志发表。

过去，科研人员多采用“纤维素部分水解—纤维二糖磷解—葡萄糖聚合合成淀粉”的多酶组合方式，通过体外生物催化，推动纤维素部分转化为淀粉。但受限于传统合成途径，理论得率仅能达到50%，且依赖微生物发酵过程，实际产率更低，难以支撑规模化应用需求。

据张以恒介绍，团队通过重建能量循环路径，创新性设计葡萄糖高效回收及活化利用机制，使理论淀粉得率由原先的50%提升至100%，有效解决了碳损耗难题。此外，团队还实现了酶元件的稳定性升级，在特殊环境下系统筛选出多种具有良好耐热性的全新酶元件，将反应温度提升至50℃，显著增强了酶活性及反应速率，并减少了生产过程中所需酶的用量，为工艺规模化奠定了基础。通过系统集成优化，协调调整各反应体系要素，团队最终将纤维素到淀粉的实际转化率提升到93.3%。

值得关注的是，该技术合成的淀粉均为纯直链结构，聚合程度高度可控，分子量分布极其集中，结构均一性远超天然淀粉，在食品、医药及材料等领域展现出独特的应用价值。目前已用于手性分离填料，并成功用于高效分离沙利度胺等手性药物分子，有效突破了手性填料的技术难关。