纤维素全碳素合成淀粉转化率提升至93.3％

记者23日从中国科学院天津工业生物技术研究所获悉，该所体外合成生物学中心、低碳合成工程生物学全国重点实验室张以恒研究员团队，在纤维素制淀粉领域取得重要进展。研究团队通过对合成技术路径进行重构，实现了纤维素全碳素利用合成淀粉。相关研究成果近日发表在《国家科学评论》期刊上。

近年来，通过“纤维素部分水解—纤维二糖磷解—葡萄糖聚合淀粉”的多酶级联策略，体外生物转化技术已能实现纤维素向淀粉的部分转化。但受限于合成路线，理论产率只有50%，且需依赖微生物发酵辅助，实际产率更低，难以满足工业化需求。

“我们重构了能量循环新路径，通过创新设计葡萄糖回收与活化再利用机制，成功将理论淀粉得率从50%提升至100%，从根本上解决了碳损耗问题。”张以恒介绍，同时，团队对酶元件稳定性进行了革新，从特殊环境中系统挖掘并筛选出一系列具有优异热稳定性的新型酶元件，将整体反应温度提升至50℃，不仅显著增强了酶活性与反应速率，还大幅降低了单位产出的酶用量，为工业化放大奠定了坚实基础。团队还优化了系统集成，通过对反应体系中各因素的协同优化，最终将纤维素到淀粉的真实转化率提升至93.3%。

值得一提的是，此项技术产出的淀粉为纯直链淀粉，聚合度高度可控，分子量分布（分散度）极窄，结构均一性优于天然提取的淀粉，在食品、医药和材料领域展现出独特应用潜力。目前其已成功应用于手性分离填料，高效分离沙利度胺等手性药物分子，突破了手性填料领域的技术瓶颈。