2021年9月,中国科学家发表于学术期刊《科学》上的一项研究成果,吸引了全世界的关注,引起了热烈的讨论,它就是用二氧化碳人工合成淀粉的技术。
淀粉是什么?你细细咀嚼米饭或者馒头,会尝到淡淡的甜味,这就是淀粉引起的。淀粉是糖的聚合物,糖是为人体提供能量的物质,因此,有了淀粉就有了糖,也就有了能量来源。
目前,我们主要依赖农作物来提供淀粉。如果有了人造淀粉,我们是不是可以摆脱农作物的限制,自制粮食了?别急着激动,我们先看看到底是怎么回事。
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发生反应
我们吃的淀粉,是植物产生的。那么,大自然中的植物是怎么产生淀粉的呢?
经过仔细观察研究,科学家发现,植物会利用空气中的二氧化碳和水,在阳光下进行光合作用,从而生成糖类,再合成淀粉,给人类和动物们提供食物。简单来说,这个过程就是把太阳能变成了化学能,让植物和动物都可以利用。
但是在科学家看来,植物的这个转化过程相当“不划算”:因为过程十分复杂,涉及了60多步代谢反应和一系列生理调控,但能转换率很低,只利用了不到2%的太阳能。能不能模仿植物光合作用,设计出一个能转换率更高的淀粉生产过程呢?
中国科学院的研究员们花了6年时间,终于找到了一个可行方案:利用二氧化碳和水,在电能和生物酶的帮助下做出了糖,合成淀粉。如果充足,跟钢琴差不多大的一个生物反应器,一年的淀粉产量与5亩田地玉米的产量相当。
这可比植物产淀粉“划算”多了!耕种5亩的玉米,不仅需要占用5亩耕地,还要播撒种子、施加肥料和用化学药驱虫,还要用机器收割。其中,施肥和驱虫可能对环境造成污染,机器收割会排放二氧化碳。但生物反应器经过一系列稳定的反应,可以直接得到产物淀粉,合成速度是玉米合成淀粉速度的8.5倍。重要的是,它使用消耗的原材料正是二氧化碳,对环境相当友好。