变废为粮！将玉米秸秆高效合成淀粉和蛋白

全球人口增长和气候变化对粮食安全的挑战日益严峻，为了解决这一难题，利用合成生物技术将农业废弃物转化为人造粮食成为重要途径之一。中国科学院天津工业生物技术研究所与中国农业科学院生物技术研究所联合研究，成功开发出一种利用玉米秸秆高效生物合成人造淀粉和单细胞蛋白的新技术。

该技术的核心在于使用包含纤维素降解酶和淀粉合成酶的体外多酶分子体系，通过与酿酒酵母进行生物转化，将玉米秸秆中的纤维素高效酶水解合成人造淀粉，并在有氧条件下生产微生物蛋白。这一成果不仅降低了人造淀粉的生产成本，而且为粮食生产提供了新的途径，被相关论文在线发表于《科学通报》（英文版）。

这项研究的技术突破之一是低成本制备胞内重组酶。团队通过改造重组酶表达菌株，使用廉价的无机氮源和葡萄糖培养基进行微生物高密度培养，成功将关键重组酶生产成本降低到接近最低理论值。团队还成功采用新技术在利用现有低成本纤维素酶的基础上，通过去除β-葡萄糖苷酶，实现了高效、稳定可控地水解纤维素。这些技术突破为生产人造粮食提供了新的可能。

论文通讯作者之一马延和研究员指出，全球每年产生大量木质纤维素，其中约800亿吨的纤维素具有巨大的潜力。人类可以利用β-葡聚糖转化为α-葡聚糖的技术，从非食品生物质中生产淀粉，这将有望缓解粮食危机。体外多酶分子体系的使用完全避免了不必要的浪费，提高了能源利用率，使得人造粮食的高生产效率成为可能。这种新技术不仅为生产人造粮食开辟了新途径，而且有助于解决粮食储存的经济困局，夯实中国粮食安全根基。这一技术的成功应用，展现了前沿新技术在保障粮食安全方面的重要作用。未来，我们有望通过“藏粮于技、藏粮于山、藏粮于林”的方式，以技术创新应对粮食安全的挑战。