科技日報天津11月23日電 （記者陳曦）記者23日從中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所獲悉，該所體外合成生物學(xué)中心、低碳合成工程生物學(xué)全國重點實驗室張以恒研究員團(tuán)隊，在纖維素制淀粉領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊通過對合成技術(shù)路徑進(jìn)行重構(gòu)，實現(xiàn)了纖維素全碳素利用合成淀粉。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《國家科學(xué)評論》期刊上。

近年來，通過“纖維素部分水解—纖維二糖磷解—葡萄糖聚合淀粉”的多酶級聯(lián)策略，體外生物轉(zhuǎn)化技術(shù)已能實現(xiàn)纖維素向淀粉的部分轉(zhuǎn)化。但受限于合成路線，理論產(chǎn)率只有50%，且需依賴微生物發(fā)酵輔助，實際產(chǎn)率更低，難以滿足工業(yè)化需求。

“我們重構(gòu)了能量循環(huán)新路徑，通過創(chuàng)新設(shè)計葡萄糖回收與活化再利用機制，成功將理論淀粉得率從50%提升至100%，從根本上解決了碳損耗問題?！睆堃院憬榻B，同時，團(tuán)隊對酶元件穩(wěn)定性進(jìn)行了革新，從特殊環(huán)境中系統(tǒng)挖掘并篩選出一系列具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性的新型酶元件，將整體反應(yīng)溫度提升至50℃，不僅顯著增強了酶活性與反應(yīng)速率，還大幅降低了單位產(chǎn)出的酶用量，為工業(yè)化放大奠定了堅實基礎(chǔ)。團(tuán)隊還優(yōu)化了系統(tǒng)集成，通過對反應(yīng)體系中各因素的協(xié)同優(yōu)化，最終將纖維素到淀粉的真實轉(zhuǎn)化率提升至93.3%。

值得一提的是，此項技術(shù)產(chǎn)出的淀粉為純直鏈淀粉，聚合度高度可控，分子量分布（分散度）極窄，結(jié)構(gòu)均一性優(yōu)于天然提取的淀粉，在食品、醫(yī)藥和材料領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特應(yīng)用潛力。目前其已成功應(yīng)用于手性分離填料，高效分離沙利度胺等手性藥物分子，突破了手性填料領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸。