把空气变成粮食！中国科学家遥遥领先，或有望解决粮食危机

我要新鲜事2023-12-17 11:35:451阅

都说巧妇难为无米之炊，然而中国科学家却能利用二氧化碳合成淀粉，利用空气造吃的出来？

2021年9月23日，中国科学院天津工业生物技术研究所马延和研究员在发布会上向媒体介绍研究成果，以二氧化碳为原料，在不借助自然光合作用的条件下人工合成淀粉，直接通过科技跨越了自然界数亿年的进化过程，这种模式在自然界是史无前例的。

这一打破认知的科研硕果，于2021年9月24日发表于国际顶尖杂志《科学》，全球科学界都为之一片震惊。

这意味着什么？

2023年，联合国粮食及农业组织、国际农业发展基金、联合国儿童基金会、世界卫生组织和世界粮食计划署五家权威机构发布了《世界粮食安全和营养状况》。

我看完报告内容十分惊讶，因为直到2022年，全球还有7.38亿人饱受饥饿困扰，主要集中在西亚、加勒比和非洲，其中撒哈拉以南非洲地区最为严重，饥饿人数高达2.82亿。

中国科学家合成的人工淀粉，和自然界的淀粉有什么区别？

如果能人工合成淀粉，是不是意味着能解决全球饥饿问题，然而在讨论这一切之前，我们首先得知道，淀粉到底是什么？

植物光合作用的原理如下：

12H2O 阳光→ 12H2 6O2 [光反应]

12H2 (来自光反应) 6CO2 → C6H12O6 (葡萄糖) 6H2O [碳反应]

简单的说，植物利用二氧化碳和光，经过一系列化学反应后得到葡萄糖，然而葡萄糖作为单糖稳定性差，为了生存，单糖会进一步结合成多糖，这样分子便不容易被破坏。

植物把多余的糖分存起来，而植物储存养分的表现形式主要为淀粉，植物的攻击防御能力低下，没有足够的能力来保护淀粉，为了生存下去，它们进化出两种方案，要么将淀粉储存在种子或根部，并且部分进化出了毒性，用来针对异养生物，例如木薯。

第二种方案是“以量取胜”，既然植物没有能力防守，索性就让其他生物敞开了吃，只要数量够多，就不会灭绝，例如水稻、小麦、谷子、玉米、高粱、荞麦等。

所以说，淀粉是植物为了解决饥饿，给自己储存的粮食，只不过被其他动物给吃了，不过好在植物的生存能力、繁衍能力强，不太可能因此灭绝，而人类为了获取更多的淀粉，也会人为种植相关植物。

我们不禁心生疑惑，人造淀粉跟自然淀粉完全相同吗？

经过核磁共振技术发现，人工合成淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致。

人造淀粉的意义

在自然状态下，植物将二氧化碳转化为淀粉，需要经过60多道工序，期间包含了复杂的生理调控，总耗时约100~120天，并且植物生成淀粉的条件受水、温度、二氧化碳浓度等影响较大，例如气温很低的大冬天，植物亩产量不仅低，甚至还会冻死，并且普通植物的太阳能利用率（能源转换效率）在2%左右。

中国科学家这次成功突破的人造淀粉技术，在实验室中整个步骤只需要11步，耗时约11天，以玉米为例，人工合成的速率是自然环境下的8.5倍，太阳能理论利用效率高达7%~10%，能量转化效率是玉米的3.5倍以上。

从理论上来讲，1立方米大小的生物反应器，年产淀粉量约等于5亩玉米地，而且受自然环境因素影响小，不仅如此，人造淀粉还能节约90%的耕地和农业淡水用量，减少化肥等物质对土地的影响。

自从人类进入工业化时代以来，二氧化碳的排放量急剧增加，例如100吨石灰石在生产过程中分解会产生约44吨二氧化碳，大量排放的二氧化碳，除了导致全球平均气温上升外，还会造成冰川融化，海平面上升，淹没越来越多的近海土地，并且会释放冻土层中的远古细菌病毒，这些有害物质随着水体实现转移，可能会进入动物体内，从而影响人类社会。

如果用多余的二氧化碳来制作淀粉，既能缓解温室效应，维持地球环境的稳定性，还能进一步缓解全球饥饿难题。