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我国科学家在二氧化碳到淀粉人工光合成方面取得原创性突破

来源: 中国日报网
2021-09-25 20:12 
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记者从中国科学院大连化学物理研究所了解到,我国科学家在淀粉人工合成方面取得重大突破性进展,国际上首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。相关研究成果9月24日发表于《科学》杂志。

该研究由中国科学院天津工业生物技术研究所与中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队等联合攻关完成。该研究创制了一条利用二氧化碳、水和阳光合成淀粉的人工路线——ASAP路线,在实验室首次实现了从二氧化碳到淀粉的从头全合成。专家认为,不依赖植物光合作用,设计人工生物系统固定二氧化碳,合成淀粉,有望成为影响世界的重大颠覆性技术之一。

科学层面上,这项突破性进展的人工合成淀粉路线——ASAP路线,可以分为两大阶段:光能到化学能的转化和淀粉的合成。其中,光能到化学能的转化由大连化物所太阳能研究部液态阳光团队完成,他们利用太阳能分解水制备绿氢,并通过二氧化碳加氢还原合成甲醇等含能分子(也称液态阳光),完成光能—化学能的转化与存储。甲醇分子把可再生能源存储在液体燃料中,作为后续淀粉合成的碳骨架和能源载体。

天津工业生物所从头设计了11步的非自然二氧化碳固定与淀粉合成反应,在实验室中首次实现了从二氧化碳到淀粉分子的全合成。这一过程中,大连化物所利用人工光电催化将高浓度二氧化碳在高密度太阳能绿氢作用下还原成甲醇化合物,然后,天津工业生物所通过设计构建碳一聚合新酶,依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三化合物,最后通过生物途径优化,将碳三化合物又聚合成碳六化合物,再进一步合成支链和直链淀粉。通过发展高效的人工催化剂和生物酶,科学设计反应途径,这条化学生物杂合新途径的淀粉合成效率比自然光合作用提高8倍以上,为解决粮食和饲料等问题提供了重要的理论支撑和技术储备。

据介绍,该成果是化学催化和生物催化交叉耦合的一个典范,得到国内外领域专家的高度评价,认为该工作是“典型的0到1原创性突破”。(中国日报大连记者站)

【责任编辑:黄河流】
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