社评：人工合成淀粉 颠覆性的重大科技突破
中评社香港11月1日（评论员 陈鸿斌）新华社不久前报导，中科院天津工业生物技术研究所在人工合成淀粉方面取得了重要进展，在世界上首次成功推出了一种颠覆性的淀粉合成方式：不依赖光合作用，以二氧化碳、电解产生的氢气为原料，成功生产出淀粉！相关研究成果于9月24日线上发表于《科学》期刊上。这是一条极为振奋人心的消息，也是人类发展史上一个极为重大的创新和突破。
粮食安全对各国来说都至关重要，根据联合国粮农组织的相关报告：2020年全世界有8.11亿人面临饥饿，比2019年多出1.61亿。近23.7亿人无法获得充足的食物，比2019年增加3.2亿人。未来的人工合成淀粉，也就是人类最大的热量来源碳水化合物一旦得以解决，其意义是极为重大的，饥饿问题将迎刃而解。
中国一贯积极推进农业生物技术进步，从遗传杂交育种到分子设计育种，多年来一直在追赶着国际科技前沿。合成生物学被认为是影响未来的颠覆性技术。模拟自然作物光合作用，重新设计生命合成代谢过程，设计人工生物系统不依赖植物种植进行淀粉制造，这一研究潜藏着惊人的变革前景。过去几年，《自然》等顶级期刊上发表的相关论文就不下10篇，主要集中在二氧化碳固定、人工光合作用等研究方向，但淀粉的人工合成并未实现突破。
在人们的主食中淀粉占比很高，例如小麦含淀粉63-65%，大米大致含淀粉60-70%，不同品种的大米淀粉占比略有差异。淀粉也被称为碳水化合物，简单地说也是糖类，是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称，基本上是人们日常摄入热量的主要来源，它的结构有很多种，在自然状态下是通过光合作用合成的。
光合作用是植物、藻类等生产者和某些细菌等利用光能把二氧化碳、水或硫化氢变成碳水化合物的过程，分为产氧光合作用和不产氧光合作用两类；植物的光合作用的过程可分为光反应和碳反应两个步骤。它需要阳光、水和二氧化碳的参与，属于太阳能利用的一种方式，尽管它的理论效率可达11%，但会因为吸收不良，光合作用的呼吸要求以及最佳太阳辐射水平等影响，整体效率很低，光合效率只有太阳辐射的3%—6%。
从光合作用的反应式来看似乎非常简单，但要用人工合成来代替光合作用，这就是代替了自然界经过亿万年演化而来的生物化学过程，其难度可想而知！这一人工合成的效率可达自然界农业生产方式的8.5倍，1立方米的生物反应容器可达5亩耕地的玉米产量，未来的农业生产将真的幻变为工业化生产。
那么用什么来合成淀粉呢？二氧化碳！这无疑是人类发展史上最有价值的一举两得！
如果产业化成功，未来大规模合成淀粉，就需要天文数字般的二氧化碳气体，这些二氧化碳从哪里获取？它可以来自二氧化碳含量很高的工业废气，比如重要的工业产品石灰石的生产中就会产生大量的二氧化碳，100吨石灰石在生产过程中会分解产生约44吨二氧化碳。
原本这些不是排入大气层就是生产工业二氧化碳，如果在大规模应用下，甚至可以收集大气层中的二氧化碳来制造淀粉，因此导致全球变暖的温室气体来源被阻断，所以巴黎协定中设定的减排路线，在大规模合成淀粉的情况下将会更容易实现。
相关论文中也提到了核磁共振等检测发现，人工合成淀粉分子与天然淀粉分子结构组成是一致的，也就是说和天然淀粉没有区别，是可以食用的。当然在正式上市销售以前，一定会经过大量的试验，以确定其生物安全性。
项目组早在2018年7月就首次成功合成了淀粉，但并未急于发布这一消息。当看到“淀粉蓝”时，专案组首先确定了合成的具体条件，排除假阳性出现的可能性，然后再安排不同人员重复合成淀粉的工作。在确定实现碳一化合物到淀粉的人工合成后，专案组继续着手提高人工淀粉的合成效率，此后两年多时间将合成效率提高100多倍。人工合成淀粉尽管离实际应用还有很长一段距离，但已展现了未来产业化应用的潜力。专案组从重新设计自然代谢途径开始，将自然淀粉60多步复杂的合成过程简化至11步，最后专案组又逾越了化学和生物协同催化的障碍，利用高密度的电氢能合成淀粉分子，跨越了生化反应能量传递的鸿沟，其理论能量转化效率是玉米的3.5倍。
按照中国政府确定的粮食安全战略，中国的目标是谷物基本自给，口粮绝对安全。但今年全年的玉米进口量估计将占消费量的10%左右，这已对“绝对安全”形成了明显的冲击。而且不同于大豆进口没有配额限制，中国政府确定的玉米进口配额为720万吨，在配额内的进口量仅需缴纳1%的关税，而超过部分将加征65%的关税。但即便如此，玉米进口量去年仍大幅度超过了配额，说明即便加上如此高额的关税，进口玉米在中国市场仍具有相当的竞争力。这就使人们很容易联想到另一个大宗粮食进口品种——大豆。1994年以前中国还是大豆出口国，此后供不应求转为进口，1999年刚达到1000万吨，去年居然突破了1亿吨！如果中国不能大幅度增加国内玉米产量的话，估计玉米进口的直线上升是在所难免的。此举无疑将对中国实施粮食安全战略造成严重的冲击。在国内耕地资源已很难挖掘潜力的背景下，人工合成淀粉的成功无疑使中国迎来了柳暗花明的局面。
将二氧化碳转化为食品，对材料和化学品等绿色低碳产业的发展将产生重大影响，由此建立一个全新的赛道。一旦从二氧化碳到淀粉的人工合成技术具备经济可行性，工厂生产淀粉就会成为现实。与农业种植相比，新的生产方式可节省90%以上的耕地和淡水，并且没有化肥和农药对环境的负面影响，这必将带来一场新的产业变革，对于保障粮食安全、促进经济和社会的高品质发展具有极为重大的战略意义。
中评社香港11月1日（评论员 陈鸿斌）新华社不久前报导，中科院天津工业生物技术研究所在人工合成淀粉方面取得了重要进展，在世界上首次成功推出了一种颠覆性的淀粉合成方式：不依赖光合作用，以二氧化碳、电解产生的氢气为原料，成功生产出淀粉！相关研究成果于9月24日线上发表于《科学》期刊上。这是一条极为振奋人心的消息，也是人类发展史上一个极为重大的创新和突破。
粮食安全对各国来说都至关重要，根据联合国粮农组织的相关报告：2020年全世界有8.11亿人面临饥饿，比2019年多出1.61亿。近23.7亿人无法获得充足的食物，比2019年增加3.2亿人。未来的人工合成淀粉，也就是人类最大的热量来源碳水化合物一旦得以解决，其意义是极为重大的，饥饿问题将迎刃而解。
中国一贯积极推进农业生物技术进步，从遗传杂交育种到分子设计育种，多年来一直在追赶着国际科技前沿。合成生物学被认为是影响未来的颠覆性技术。模拟自然作物光合作用，重新设计生命合成代谢过程，设计人工生物系统不依赖植物种植进行淀粉制造，这一研究潜藏着惊人的变革前景。过去几年，《自然》等顶级期刊上发表的相关论文就不下10篇，主要集中在二氧化碳固定、人工光合作用等研究方向，但淀粉的人工合成并未实现突破。
在人们的主食中淀粉占比很高，例如小麦含淀粉63-65%，大米大致含淀粉60-70%，不同品种的大米淀粉占比略有差异。淀粉也被称为碳水化合物，简单地说也是糖类，是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称，基本上是人们日常摄入热量的主要来源，它的结构有很多种，在自然状态下是通过光合作用合成的。
光合作用是植物、藻类等生产者和某些细菌等利用光能把二氧化碳、水或硫化氢变成碳水化合物的过程，分为产氧光合作用和不产氧光合作用两类；植物的光合作用的过程可分为光反应和碳反应两个步骤。它需要阳光、水和二氧化碳的参与，属于太阳能利用的一种方式，尽管它的理论效率可达11%，但会因为吸收不良，光合作用的呼吸要求以及最佳太阳辐射水平等影响，整体效率很低，光合效率只有太阳辐射的3%—6%。