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中科院天津工業(yè)生物所帶來新成果 打開人工合成淀粉新方向
2025年04月09日 17:18:03
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：4905
中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所人工淀粉研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一條以乙酸為原料的低碳酵母細(xì)胞淀粉合成路線，能夠?qū)崿F(xiàn)淀粉的低碳微生物高效合成。
淀粉作為主要的碳水化合物儲備形式，在生物、農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)及人類健康中扮演著不可替代的角色。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球70%以上人類熱量攝入依賴淀粉類作物，而淀粉是植物光合作用的終極產(chǎn)物，因此淀粉產(chǎn)量和糧食供應(yīng)穩(wěn)定性之間有著緊密的聯(lián)系，并且兩者直接影響了人類健康。
由于淀粉的生產(chǎn)依賴植物光合作用，而整個(gè)過程有存在能量利用效率低、生長周期長的特點(diǎn)，因此淀粉的產(chǎn)量很大程度上是“看天吃飯”。也正因如此，科學(xué)家很早就開始思考脫離植物，以人工方式生產(chǎn)淀粉的可行性，這也使得人工合成淀粉成為了一項(xiàng)頗受關(guān)注的研究課題。
4年前我國成功實(shí)現(xiàn)了二氧化碳合成淀粉，為人工合成淀粉打開了新的思路，同時(shí)也開始促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)。而就在最近，該團(tuán)隊(duì)在人工合成淀粉方面似乎又有了新的突破。中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所人工淀粉研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一條以乙酸為原料的低碳酵母細(xì)胞淀粉合成路線，能夠?qū)崿F(xiàn)淀粉的低碳微生物高效合成。
根據(jù)相關(guān)工作者介紹，“這條以乙酸為原料的低碳酵母細(xì)胞淀粉合成路線，系統(tǒng)揭示了重塑細(xì)胞資源分配網(wǎng)絡(luò)支撐高水平淀粉合成的新機(jī)制，并通過代謝調(diào)控與路徑優(yōu)化相結(jié)合的菌株工程，成功實(shí)現(xiàn)了人工微籽粒酵母細(xì)胞中的淀粉組成及淀粉-蛋白比例調(diào)控，展示了應(yīng)用工程生物技術(shù)按需定制功能營養(yǎng)原料組成、創(chuàng)制理想食品和飼料的巨大潛力”。
根據(jù)中新網(wǎng)相關(guān)報(bào)道，研究人員通過優(yōu)化異源淀粉合成途徑的表達(dá)強(qiáng)度、精確調(diào)控糖異生途徑及淀粉分解代謝通路，并結(jié)合形態(tài)工程擴(kuò)大胞內(nèi)淀粉儲存空間等工程化策略，系統(tǒng)解決了酵母天然代謝網(wǎng)絡(luò)淀粉合成能力不足的瓶頸，以電還原二氧化碳合成的乙酸為原料，淀粉含量達(dá)到細(xì)胞干重的47.18%，時(shí)空生產(chǎn)效率243.7 g/m2/d，生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到160.9 mg/L/h，比其他微生物高一個(gè)數(shù)量級，為已報(bào)道工程細(xì)胞合成淀粉的最高水平。
目前相關(guān)成果已經(jīng)發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications上，而該技術(shù)不僅為淀粉的工業(yè)化生產(chǎn)提供了新的解決方案，還展示了工程生物技術(shù)在食品、飼料、生物材料等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。并且低碳合成也更利于可持續(xù)發(fā)展。未來隨著技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和成本的降低，低碳微生物制造淀粉有望成為人工合成淀粉的主要途徑之一，并成為可持續(xù)生物制造的重要方向。
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