全碳素路径下纤维素高效合成淀粉，转化率提升至93.3%

科技日报天津11月23日消息，来自中国科学院天津工业生物技术研究所的最新进展表明，张以恒研究员及其团队在纤维素转化为淀粉方面取得了新的突破。该团队隶属于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，经过技术升级，实现了纤维素内全部碳元素的高效转化为淀粉。相关成果近期发表于《科学评论》杂志。

过去，科学家们多采用“纤维素部分水解—纤维二糖磷解—葡萄糖聚合淀粉”这一多步多酶方法进行体外转化，但既有路径因受限于转化机制，理论上产率仅能达到50%，并且还需微生物发酵作辅助，实际获得的淀粉比例更低，远难满足大规模工业生产的要求。

张以恒介绍，科研团队打破了传统合成路线，在能量循环方面进行了创新，提出了葡萄糖回收激活与再利用的新方案，使得理论产率从原来的50%跃升至100%，全面消除转化过程中的碳损失。此外，研究组还实现了酶元件的优化，通过从特殊环境筛选出兼具优异热稳定性的新型酶，反应温度可提升至50℃，这既增强了酶活性和反应速率，也有效减少了单产所需的酶用量，为后续产业化奠定了基础。团队经过进一步系统整合，对反应体系各环节进行协同优化后，将纤维素到淀粉的实际转化率提高至93.3%。

值得注意的是，采用此技术制备的淀粉为高纯度线型直链淀粉，其聚合水平可灵活调控，分散度极窄，分子结构均一性优于市面天然淀粉，对食品、医药及材料制造领域展现出较大的应用潜力。目前，这项技术已被成功用于手性分离填料的制备，并在分离沙利度胺等手性药物分子方面取得了实质性突破，推动手性填料相关技术实现新层次跨越。