中国科学家模拟植物利用CO2人工生产淀粉，效率是植物的8倍

新方法使二氧化碳中的淀粉比植物更快从空气中吸收氮以在农场中制造肥料，一种新方法结合了化学催化剂和酶，可以比玉米植物更有效地将二氧化碳转化为淀粉。

养活世界需要大量的土地、水、化肥、杀虫剂和燃料。为了实现更可持续的解决方案，研究人员设计了一种方法，可以比植物更有效地利用二氧化碳制造淀粉（Science2021,DOI:10.1126/science.abh4049）。

这项新技术依赖于化学催化剂以及天然和工程酶的精心组合，将CO2转化为淀粉的效率是玉米植物的8.5倍。

这表明我们有可能在工厂而不是农场生产淀粉，这应该是确保人类粮食安全和减少二氧化碳排放的一种方式，”天津工业生物技术研究所微生物学家马彦和（音译）说。合成淀粉可用于工业用途，并可作为动物或人类食品的成分。

该过程涉及11个核心反应，最初需要10小时。为了加快速度，他们系统地研究了每一步的效率。他们确定了由天然酶引起的瓶颈，并在计算设计的帮助下制造了更好的酶变体。最终运行时间为4小时。玉米植株需要120天才能制造淀粉。新技术的效率是玉米的8.5倍。

将CO2转化为甲醇是能源密集型的，因为它需要高温和高压。但研究人员计算出，如果他们使用太阳能发电并通过电解水生产氢气，新的人工过程将太阳能转化为淀粉的效率是植物的3.5倍。

“这是一个很好的例子，说明如何结合化学和生物学，结合两全其美，”马克斯普朗克陆地微生物研究所的微生物学家TobiasErb说。

加州大学洛杉矶分校的生物化学家詹姆斯鲍伊说，这种创造性方法的一个好处是，在制造淀粉的过程中，它提供了其他有用的化学品和生物燃料。然而，它离实际相关还有很长的路要走。一个关键障碍是以低成本大规模生产稳定的酶。另一个是设计和建造合适的反应堆。“这些问题大多是技术性的，是可以解决的，”