纤维素制全碳合成淀粉转化率实现93.3%新高

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张以恒研究员团队近日在纤维素制淀粉研究领域取得新突破。这一成果由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联合完成，相关论文已发表在《科学评论》期刊。

近年来，科研人员通常采用“纤维素部分水解—纤维二糖磷解—葡萄糖聚合淀粉”的多酶级联工艺，将纤维素转化为淀粉。尽管体外生物催化技术已经实现纤维素到淀粉的部分合成，但受限于传统路线，理论最大转化率为50%，且需借助微生物发酵辅助，实际产出率更低，工业化应用受到限制。

“我们设计了全新的能量循环办法，并创新性地完善了葡萄糖回收与再次激活机制，使得淀粉理论产率由50%提升至100%，彻底解决了碳元素损失的问题。”张以恒介绍，团队还革新了酶的选择与稳定性，通过从特殊环境中筛选新型高热稳定性酶，提高了反应温度至50℃，使酶的活性和反应速率显著增强，同时有效降低了酶用量，为进一步工业化奠定基础。系统集成同样得到优化，经多因素联动提升，团队将纤维素向淀粉的实际转化率提高到了93.3%。

值得注意的是，利用该技术合成的淀粉为纯直链型结构，聚合程度可精确控制，分子量分布极其均一，结构一致性远超天然淀粉。此高纯度直链淀粉已在食品、医药和材料等领域展现出重要应用前景。目前，该成果已被应用于手性分离填料，尤其在沙利度胺等手性药物分子的高效分离中取得突破，推动了手性分离领域新发展。