把“吃”刻进骨子里的中国人,竟然又创造了一个奇迹,那就是用“空气”制造粮食。
我国科学家们经过反复研究,完成了将二氧化碳合成为淀粉的壮举。这种人工淀粉的合成速率是普通玉米淀粉的8.5倍,并可以根据需要的淀粉种类,进行定向的合成。
也许很多人认为,这些化学合成的淀粉,肯定又和之前的毒大米和毒奶粉一样,对人的身体有很大的危害。可实际上合成淀粉,非但不会对人身体造成影响,反而可以起到更多的作用。
那么合成淀粉究竟能带来什么好处?它的原理又是什么呢?
淀粉的重要性人们常说“民以食为天”,我们生活中除去那些特殊食材,最常吃的东西就是米、面。早在很多年前,袁隆平院士就发明出了解决无数人温饱的“杂交水稻”,可这显然并没有彻底解决粮食问题。
随着时代的发展,我国的人口数量越来越多,粮食需求也慢慢加大。可无论是什么粮食,它们都需要人们去细心培育后,经过漫长的周期,才能成长出来。
而影响农作物产量的因素有很多,土壤的干湿度、生长的环境以及害虫等自然灾害,都可能让农民们培育许久的作物,受到严重的打击。毫不夸张的说,农作物的产量,取决于“老天爷”的心情。
此外,无论是水稻、小麦、土豆还是红薯,他们都有着另一个用途,那就是制作淀粉。淀粉是我们日常生活中,使用率最高的一种原材料。
无论用来做馒头还是面条,甚至是许多工业生产中,都可以看到它的身影。正是因为该物质需求量比较大,所以经常会出现淀粉短缺的现象。
于是科学家便开始思考,有没有什么办法,可以通过别的方式,来改变淀粉生产不稳定的问题。为此,科研人员们尝试了许多种方式,他们分析了淀粉中的主要材质,想要通过人工合成的方式获得淀粉。
2018年,中国科学院天津工业生物技术研究所,终于实现了人工合成淀粉项目的突破,并在此基础上不断的改进。
人工合成的淀粉项目的成功,不但解决了困扰人们许久的粮食问题,也代表着中国又取得了一项造福全世界的成就。
人工淀粉从何而来大多数植物都可以吸收光合作用,农作物也不例外。它们借助光能,将生产出的二氧化碳和水,转化成淀粉,当然受到环境的影响,这个过程相当的缓慢。
于是科学家便想着,能不能通过模拟植物合成淀粉的过程,通过人工的方式来创造淀粉呢?
科学家们的思路很简单,首先将水分解成电子与氢,再以催化的方式,将它们与二氧化碳放在一起反应,还原处农作物中存在的甲酸、甲醇等化合物,然后通过酶元素,将这些化合物进行融合,最终转化为淀粉。
按这套理论来讲,只需要短短9次主反应,就可以成功的创造出淀粉,虽然听起来很简单,但实际上实验起来却非常困难,最关键的一点就是反应的时机,以及投入反应物的数量。
从2015年人工合成淀粉项目的提出,到2018年该项目的成功,在这段时间内,科研人员不知道失败了多少次,而且这还是建立在拥有先进科研设施的基础上。
根据主研究员蔡韬的回忆,在这三年时间里,仅仅是实验记录都堆放了半个人那么高,他们也曾想过放弃,但还是咬牙坚持了下来。
实际上,该项目的难度之所以这么大,还存在着另一种原因。按照原本的步骤,农作物的生长过程中,大约要进行60步代谢反应,为了能提成效率,科学家们只保留了几个关键性反应。
当初为了研究出淀粉合成的方案,蔡韬找来了许多生物领域的专业研究员,最终大家从6568个反应堆中,进行了反复推演和筛选,这才建立了以甲酸与甲醇为基础的,人工淀粉合成方案。
实际上,在此次研究过程中,难度最大的就是酶元素,自然界中许多植物的发应,都是借助酶催化而来的。可问题在在于,酶并不属于单一的元素,它会随着植物生长阶段的不同,而产生出不同作用的酶,这一点人工很难做到。
直到科研人员研究出定向改造以及人工设计的新酶,这才解决了淀粉反应之中,对于酶的需求。值得一提的是,随着问题的不断出现,原本9个主反应堆,也被科研人员改进到了11个。
2018年7月24日,蔡韬所在的团队终于取得了突破性进展,大家看到了梦寐以求的那抹蓝色(淀粉出现)。
有了经验以后,科研队的进展就快了许多,在几年时间内,他们将淀粉的生产强度,提高整个136倍,让人工淀粉的合成速率比玉米淀粉还要高8.5倍。
人工淀粉未来的发展前景值得一提的是,截止到目前为止,我国已经研发出了由二氧化碳催动的,人工合成淀粉吨级中式装置,这代表着在未来人工合成淀粉,极有可能会演变为产业化量产。
当然可能有人会认为,人工合成淀粉与普通淀粉有着很大的区别,事实也的确如此。只不过他们的区别主要在生产过程方面,而实际上口感上应该不会有太大影响。
如果人工合成淀粉能够投入生产的话,可以极大程度上减少水资源与土地资源的使用。而且人们也不需要,顶着炎热或寒冷的天气,在外面培育农作物了,直接在现代化工厂中,依靠机器生产就可以了。
此外,人工合成淀粉的高效性与稳定性,都不是种植农作物能够比拟的。当然最方便的是,人工合成淀粉,还可以根据投入的材料不同,制造出不同种类的淀粉,比如玉米、红薯、土豆等等。
想必大家最担心的,还是人工淀粉是否安全的问题。这一点其实不用太过在意,要知道,我国对于食品安全的把控相当严格,人工合成淀粉的上市,必要要经过重重筛选和检测,这样才能成为人们的食物。
值得一提的是,目前人工合成淀粉正处于发展阶段,短时间以内应该不会取代原有淀粉,相信它在未来一定会带给我们更多惊喜。
那么你对于人工合成淀粉有着怎样的看法?欢迎在评论区留言讨论。