这是一个颠覆性的研究成果：人类首次实现了从二氧化碳到淀粉的自头合成的技术突破，不需要耕地或水培舱。

为了克服粮食危机，耕地面积减少和气候变化等人类面临的重大挑战，我们需要制定可持续的淀粉供应和使用二氧化碳的战略，并设计除植物光合作外的新途径将二氧化碳转化为淀粉。

设计除植物光合作外的新方法将二氧化碳转化为淀粉。

天津工业生物所联合中科院大连化学物理研究所的研究人员设计了一种人工路线，使用二氧化碳和电解产生的氢气合成淀粉。

他们整合了化学和生物催化模块，并使用高密度能量和高浓度二氧化碳以生物技术创新的方式利用了高密度能源和高浓度的二氧化碳。研究人员解决了底物竞争问题，产品抑制和热力学适应的问题，以及使用空间和时间分隔系统地优化了这种混合系统。

二氧化碳能合成淀粉吗？

从约7，000个生化反应中形成只有11位步主反应的固碳淀粉人工合成途径，可以提高理论能量转化效率3.5倍，从而使高效固定二氧化碳和高效合成淀粉成为可能。

科研团队从动物，植物和微生物等31种不同物种的来源挖掘了合适的生物酶催化剂，并建立了一种只有11步反应的人工淀粉合成方法。

针对这一问题，研究团队开发了模块组装优化和时空分离反应策略，解决了人工渠道中底物竞争产物抑制等问题。

二氧化碳转化利用和谷物淀粉工业合成是应对挑战的重大科技问题之一。

在国际上首次实现了从二氧化碳到淀粉的全头合成，使淀粉生产的传统农业种植模型成为可能转变为工业车间生产模式。

它使用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能的作用下恢复为碳一化合物，然后设计和构建新的碳一聚合酶，根据化学聚糖反应原理合成碳一化合物的三种化合物最终通过生物渠道优化，重叠碳三化合物又融合了六种碳化合物，进一步合成直链和支链淀粉。

业内专家表示，如果二氧化碳人工合成淀粉的系统过程成本可以降低到与农业种植相比具有经济可行性，则将节省90%以上的耕地和淡水资源，避免对环境的影响。

历时六年我国终于成功掌握了人工合成淀粉的核心技术，那么这项技术有没有可能拿到2021年的诺贝尔奖呢？对于我国来说有什么意义？

淀粉有多重要？

淀粉是植物储存能量的方式之一，对人类的重要性主要有这几点。

其一，淀粉中含有碳氢氧三种元素，人们在将淀粉食入后，经过一系列消化后，最终淀粉会变为葡萄糖，并进入血液之中与氧气发生反应，为人体提供正常运转的能量，而且淀粉类食物还能有效预防人体的一些疾病，例如：肠癌、肝癌等。

淀粉的种类奇多，例如：绿豆淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉等。其中马铃薯淀粉更多被我们用于日常的厨房烹饪，烹饪等到菜肴快成熟时，倒入事先准备好的水淀粉，会使菜肴整体的口感变好同时起到保护营养，防止流失的作用；

其二，淀粉除了食用之外同时在工业上也有重要的作用，淀粉也用于糊精、麦芽糖、葡萄糖的制造，同时啤酒的酿造也少不了它。

如果不进一步了解很少人能想到淀粉竟然也是造纸的重要原材料之一，话说道淀粉造纸的历史可以追溯到上千年，那淀粉在造纸业上究竟发挥怎么样的作用呢？

首先最明显的就是它可以提高纸的性能，比如耐擦性、耐磨性等，其次就是可以提高生产纸的效率。

如今的淀粉工业算是农产品的后续产业，在资金、民生、就业等方面发挥着不同且重要的作用，现如今淀粉行业在国内的发展的形势是越来越好，随着科技的不断优化，淀粉的产品结构不断被优化。

各个企业也都在向更正规的产业化、规模化发展，高端的新型淀粉也将是未来淀粉行业发展的主要方向之一，说起新兴高端淀粉，那就不得不提及人工合成淀粉，它也是近几年渐渐入大家的视线，今天小心就和大家来聊聊人工淀粉。

人工合成淀粉有什么作用？

• 缩短周期

生活中所使用的淀粉都来自于哪里？想必大家都很清楚，那就是从农作物经过固碳光合反应产生。

既然是在农作物上经过一系列反应而产生，那这先行条件便是需要培养合适的农作物，农作物的培养是需要大量的时间的，而反应也是淀粉生成的反应也是需要大量的时间，但这些都仅仅是植物上的因素，它还需要外力的作用，农作物的培养需要大量的财力。

除此之外，它还需要大量适合的自己生长土地资源以及淡水资源，这也仅仅是自然条件，我们还得人为的定时施肥和喷洒农药，所以这一切算起来是既费时又费力的，而人工合成淀粉恰好解决了这些问题，虽说它的成功是科学家日日夜夜的不懈努力，但有努力就会有回报。

它的生产周期是远远短于传淀粉的周期的，它不需要农作物，也就没有了培养周期，它的淀粉生产反应步骤是相对于传统淀粉是少之又少的，这也一定程度上缩短了周期，所以综合来说，他不仅缩短了周期，而且也减少了财力和人力的付出。

• 粮食危机

现如今科学技术是处在高速发展的阶段，它给人们带来便捷的另一方面，同时也给自然带来许多负面的影响，植被的不断破坏，废气的肆意排放，这些都导致二氧化碳浓度的升高。

这些年来气候事业趋于极端，有的地方是大雨不断，城市内涝严重，有的地方是干旱不断，农作物的种植业大受影响，本就因人口急速增长而带来的粮食危机是愈加严重，这些都是现人类无法逃避所要面对的实质问题。

而中国人工合成淀粉从理论上起到了一石二鸟的作用，首先它是由二氧化碳合成经过一系列的催化反应而合成的，这是不是可以将二氧化碳做到合理的利用，从而缓解二氧化碳的浓度呢？在淀粉生成后，淀粉又可用于粮食的生产，这也从一定程度上缓解了人类的粮食危机。

总而言之，中国人工合成淀粉是在农业领域的一个重大突破，但并不是说它现如今就是十全十美的，我们现在所要解决的是它成本上的问题，它现在因成本过高还无法做到批量的生产。

但如果这个问题在未来能得以解决的话，并且该合成系统的成本能与农业种植相比具有经济可行性的话，批量生产的合成淀粉将替代一部分的传统淀粉，这也是减少了传统淀粉的生产所需的财力和劳动力，重要的是农药的减少可以大大减小它对自然环境的危害。

• 可否因人工合成淀粉而获得诺贝尔奖呢？

诺贝尔奖被世人认为是科学领域内最重要的奖项，诺贝尔奖分为5大类分别为：生物、物理、化学等。

诺贝尔奖的评选是绝对公正公平的，评选人不受任何国籍、任何民族、任何意识形态或者宗教信仰的影响，无论你是白皮肤、黑皮肤，最终能否评选上只看你的成就对世界做出的贡献，对人类做出的贡献。

人工合成淀粉如果要从这几个奖项中选择出一项的话，那就只有两项符合一者是诺贝尔生理学奖，另一者便是诺贝尔化学奖了。那我们就细分这两个奖项，以过往的三年诺贝尔得主来看看人工合成淀粉究竟有没有机会获得此奖。

• 诺贝尔生理奖或医学奖

18年发现了抑制负免疫调节的癌症疗法；19发现细胞感知和适应氧气供应的方法；20年发现丙型肝炎病毒，还有我们中国屠呦呦团队发现的青蒿素。

从这些成就我们不难看出，诺贝尔生理奖或医学奖的获奖人成就更注重于关于人体细胞内的研究，也就是关乎全人类身体健康一方面的研究，一个健康的身体是干好活的前提，所以人类身体健康一直是人类非常关心的问题，诺贝尔生理学获医学奖也不例外，所以这一方面的研究也就更有机会获此殊荣。

而人工合成淀粉更注重是民生，解决人类的温饱问题，和人类身体健康虽说有一定关系，毕竟吃得饱身体才能健康，如何一顿饱一顿饿那身体肯定也好不到哪里去，所以只能会有机会获奖，但几率不是特别大。

• 诺贝尔化学奖

18年酶的定向演化以及用于多肽和抗体的噬菌体展示技术；19年锂电池研发；20年基因组的编辑方法。

连化学奖都与生理学有不少牵扯，可以这么理解，如果想获得诺贝尔化学奖纯正的化学研究可是不行的哟，这让这些为了化学奖不断奋斗的科学家真的是有苦说不出呀，所以说这个奖项也基本与人工合成淀粉无缘了。

综上所述，首先，在近几年来看，中国人工合成淀粉并不说没有机会获得诺贝尔奖，只不过几率不大罢了，但如果人工合成淀粉的出现只是为了某个奖项而诞生的，那它可能就违背了它的本质。

它的出现更多是为了解决一直围绕人类的粮食问题，中国人工合成淀粉对世界的意义是重大的，它的出现将是继杂交水稻后又一项能解决人类粮食危机的发明之一，许多人不希望大富大贵只希望衣食无忧，它是非常伟大的发明。

它出现的意义不容别人质疑，也没有任何人有资质质疑它，它就是一个伟大的存在。

• 人工合成淀粉的意义

中国人工合成淀粉是继结晶牛胰岛素之后一个重大颠覆人类认知，前无古人后无来者的创造发明，谁曾经想过我们生活中处处存在的二氧化碳可以变成我们生活必需品的淀粉呢。

淀粉产业属于传统农业中的一种，它遍及世界各地，在人工合成淀粉的出现后，淀粉行业可能实现一次全新的革命，从原本的农作物转型为工业车间的批量生产。

人工合成淀粉也在今年9月在国际期刊中发表，介绍称他是第一次在实验室完成二氧化碳合成淀粉，这对于整个农业以及生物制造学是一个重要的里程碑。

它也是生物制造学步入一个新的台阶的开始，因为它为农业生产和生物制造开辟了一条全新的道路，让人类有更多的选择去做到分子之间的转化，期刊中也写出了它的三个技术亮点：

• 能量化效率提高了3.5倍，突破自然光合固碳系统的局限性

想必大家都知道淀粉生成需要固碳光合作用，为了突破固碳淀粉的合成途径，科学家前前后后想出了许许多多的方法。

最后科研团队设计并创新了一套符合当下的全新方案，便是将化学与生物学相结合，不断删减重新构建和优化化学反应，最终构建出只有11步反应的人工淀粉合成途径，有人可能会觉得步骤变得如此之少，那他的产物肯定相对传统淀粉质量更低，产量更少。

但恰恰相反它的能量转化反而没有受到任何影响，反而比原本提高了3.5倍之多，这不仅提高了淀粉生产的质量，还为高效的固碳转化为淀粉提供了可能性。

• 从60多步到11步，突破自然界光合淀粉合成的复杂性

酶是生物中不可缺少的重要核心，它起到了催化反应的作用，在人工合成淀粉的设计中，生物酶催化剂当然也是这次设计的关键核心。

科研团队不断实验，从一次次失败的实验中吸取并总结经验，最终从动物、植物、微生物等31个不同的物种中提取了最适合的生物催化酶，并使用与这只有11步的反应的人工淀粉合成途径，想必自然界农作物淀粉的生成的60多个步骤来看，明显降级了淀粉产生的复杂程度和培养周期。

• 突破天然淀粉合成时空效率不高的限制

自然界中的淀粉生成是经过上亿年的不断演化而成，它中间所经历的过程是无法想象的，它的出现肯定是植物细胞之间密切的配合从而产生的，而人工合成的生物催化酶不同，它是从31中不同的生物提取的。

所以存在不匹配的问题，这是肯定的。科学家当然也针对这个问题进行了及时的讨论以及研究，研究团队开发了模块组装优化与时空离反应策略，解决了人工途径中底物竞争、产物抑郁的问题。

可以说经历了这么多年，我国是真真正正地掌握了这项技术，但这并不是我们研究的终点，它只不过是研究过程中的一重要里程碑。

我们仍然应该不断努力，在解决成成本和量产问题的时候，才是我们得以放松的时候，我相信当未来的某一天这个问题被彻底解决，人工合成淀粉技术完善，他将是造福全世界的重大发明之一

诺贝尔奖从10月4日开始进入公布获奖名单阶段。第一个医学或生理学奖获得者被美国两位科学家斩获。接下来的物理学、化学、文学、经济学等都非常值得期待。值得注意的是在国内已经有媒体包括自媒体热议中国科学家的二氧化碳合成淀粉技术能否问鼎今年的诺贝尔奖项？

所谓“二氧化碳合成淀粉”，顾名思义就是不用光合作用，以二氧化碳为原料生成淀粉。二氧化碳合成淀粉技术就是甩开绿色植物，直接从二氧化碳生成了淀粉。这意味着我们所需要的淀粉，未来不再需要种植农作物，而是通过生产车间就能制造出来。举一个例子：玉米生长期为4个月，也就是说从播种到收获需要4个月时间。而合成玉米淀粉，不到一个月就能完成，效率大大提高。

当然，具体技术和合成过程科学家有专门的介绍，而且稍有科学素养者也能够大概看懂。如果二氧化碳合成淀粉技术成熟而得到推广，不仅对中国而且对世界都会带来“天翻地覆”的变化。这让我想起了全球正在推广的人造肉。研究人员说，人造肉有助人类在解决饥饿问题的同时，保护水源、土地和能源。

新式人造肉的方法之一是科学家们首先抽取出动物身上的“肌肉母细胞”（myoblast），然后将其放在培养液中生长，接着倒入支架，放入生物反应器当中，借此培育出动物肌肉纤维。这些人工培养出来的肌肉，最后被用来制作肉类食品。人造肉另一种方法是提取大豆蛋白肉，主要靠大豆蛋白制成，因为其富含大量的蛋白质和少量的脂肪，所以人造肉是一种健康的食品。

“让肉类在动物体外生长。”让肉类在车间工厂批量化生产是一个历史性突破。

仅从环境保护主义者的角度看，人造肉代替天然肉有很大好处。牲畜的粪便会污染土地和水源，它们放的屁中含有大量的甲烷，而甲烷的温室效应要比二氧化碳高25倍。畜牧业对环境造成了相当大的压力，比如山羊会把草根挖出来吃，对草场的破坏很大。动物的蹄、角、骨、皮和内脏往往被丢弃，造成了大量的污染。据统计，美国的牲畜屠宰业每年会抛下14亿吨的垃圾。联合国粮农组织的数据则显示，当前全球陆地面积有30%都被用于养殖业（包括牧场和饲料田）。人类活动导致的温室气体排放中，有18%来自养殖业。

二氧化碳合成淀粉一旦开始推广，玉米等高淀粉作物种植过程中施肥、农药和秸秆焚烧、水资源消耗等污染就会得以根本性解决。而且节约大量的土地和水资源。农业部消息显示，目前中国仅玉米种植面积42670千公顷(6.40亿亩)，占18亿亩耕地红线三分之一多。如果二氧化碳合成淀粉技术全面推广而彻底替代玉米等土地种植，腾出来的6.4亿亩土地可保障城市住房土地供应，对于平抑过高房价作用很大。甚至中国中产阶层可以住上独门独户的别墅呢！

更重要的是对水资源等人类赖以生存资源的大量节约。全球总人口将在21世纪中叶达到90亿，需要大量的食品，或引发食品危机。一些研究结果表明，生产粮食的农户将在2050年面临一些环境限制，因为工业企业和消费者将会争夺水资源。由美国科学家组成的一个团体称，人口增加30亿会导致水需求量增加一倍。美国科罗拉多大学教授Kenneth Strzepek表示，这意味着，2050年全球用于粮食灌溉的水量将减少18%。他说：“水需求量增长将给非洲北部、印度、中国和欧洲部分地区和美国西部造成严重的影响。”

全球总人口预计将在2050年达到90亿，如果想在不破坏环境的情况下确保这些人获得足够的食物，可能需要推广二氧化碳合成淀粉技术和人造肉技术。中国政府已经承诺：二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。更加需要二氧化碳合成淀粉技术的全面推广。