纤维素实现全碳途径高效合成淀粉，转化率达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中取得新突破。该所体外合成生物学中心及低碳合成工程生物学全国重点实验室张以恒研究员团队成功实现了纤维素全碳利用合成淀粉，其相关成果已经发表在《科学评论》杂志上。

现阶段，通过“纤维素部分水解—纤维二糖磷解—葡萄糖聚合淀粉”这一多酶级联反应，体外生物转化已能实现纤维素向淀粉的转换。但受限于原有合成路径，该技术的理论转化率仅为50%，且实际操作时仍需依赖微生物发酵的帮助，进一步降低了产率，难以满足大规模生产的要求。

“我们设计了全新的能量循环方案，通过葡萄糖的回收和活化再利用，理论产率由过去的50%提升至100%，有效解决了碳损失的问题。”张以恒表示。与此同时，团队开发并筛选出一批在高温下依然具有良好稳定性的酶元素，使反应温度可提高至50℃，这不仅显著提升了反应效率，还降低了所需酶用量，为后续工业化应用创造了有利条件。经过系统集成与反应条件的优化，团队最终让纤维素向淀粉的实际转化率达到了93.3%。

值得注意的是，新技术合成的淀粉为高纯度直链淀粉，聚合度大小易于调控，分子量分布范围窄，结构更加统一，较天然提取淀粉具有更高的品质。在食品、医药和材料等领域展现出重要应用前景。目前，这一成果已被应用于手性分离填料，并顺利实现了对沙利度胺等手性药物分子的高效分离，打破了相关技术瓶颈。