民以食為天，糧食是農業生產的基礎，我國雖然是全球最大的糧食生產國，但是傳統的農業需要大量土地，各國都在研發大規模合成淀粉、蛋白技術，我國科學家最近也在這方面獲得了重要進展，并且將生產成本大幅降低。

據中科院消息，中國科學院天津工業生物技術研究所體外合成生物學中心與中國農業科學院生物技術研究所合作，在以玉米秸稈為底物，高效合成淀粉和微生物蛋白方面取得新進展。

前期，攻關團隊圍繞秸稈制淀粉，按照纖維素水解、纖維二糖磷解與聚合的思路，設計創制了秸稈制淀粉的多酶分子機器，重構了體外人工代謝轉化途徑，突破了纖維素β-1,4糖苷鍵定向重排為淀粉a-1,4糖苷鍵轉化等的關鍵問題，成功實現了從纖維素轉化合成為淀粉。

但這條路線依然面臨生物轉化過程中底物能量利用效率低、轉化速度慢、成本高等問題，距離產業化應用有較大距離。

圍繞該路線經濟可行性提升，研究團隊潛心攻關五年，對多酶分子機器核心元件進行了設計改造，對合成線路進行了優化，大幅度提升了秸稈轉化淀粉的效率，為推進產業化應用奠定了基礎。

秸稈轉化為淀粉和微生物蛋白的新方法示意圖

研究團隊通過系統設計改造重組酶表達菌種，選用廉價無機氮源降低培養基成本，以及開發高密度微生物培養等技術，將纖維二糖磷酸化酶、a-葡聚糖磷酸化酶等重組酶生產成本降低到250元/公斤。

其次，通過制備預處理的秸稈生物質或固態預處理的纖維素作為親和吸附介質，簡單、高效選擇性吸附纖維素酶中的內切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶，高效去除了纖維素酶中β-葡萄糖苷酶，實現了秸稈纖維素的高效定向降解，纖維素水解效率大幅提高。

再次，研究團隊將纖維二糖磷酸化酶和a-葡聚糖磷酸化酶固定在釀酒酵母表面，有效利用纖維素水解中間產物葡萄糖，解除葡萄糖對纖維素酶的抑制效應，提升了纖維素酶水解能力，并使纖維素酶用量大幅降低。

最后，將纖維素水解產生的葡萄糖通過酵母好氧發酵利用，實現了微生物蛋白聯產，顯著降低了轉化路線的綜合成本。