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“民以食為天”的理念正遭遇前所未有的沖擊？

當(dāng)全球糧食供應(yīng)陷入緊張局勢(shì)之際，中國科研人員宣布，已成功研發(fā)出一種不依賴耕作即可生產(chǎn)糧食的前沿技術(shù)！

許多人對(duì)此表示不解，認(rèn)為不依賴土地種植如何能夠獲得糧食？

中國究竟是如何應(yīng)對(duì)這一難題的呢？

“空氣”也能作為主食來源

中國科研人員提出了一項(xiàng)極具突破性的解決思路，表示如果土地資源有限，那我們干脆繞過土地本身！

這項(xiàng)看似天馬行空的構(gòu)想，早在2016年便已在中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所所長(zhǎng)馬延和的腦海中萌芽。

他思考，既然植物能夠通過光合作用將空氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為自身養(yǎng)分，那么人類是否可以通過工業(yè)手段，以更高效率復(fù)制這一過程？

這一極具前瞻性的設(shè)想，如同投入平靜湖面的一塊石頭，激起層層波瀾，直接催生了二氧化碳人工生物轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，為相關(guān)技術(shù)發(fā)展帶來了全新契機(jī)。

這項(xiàng)研究并非易事，自然界中一株玉米將二氧化碳轉(zhuǎn)化為淀粉，需要經(jīng)歷長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的生長(zhǎng)周期，內(nèi)部涉及的生化反應(yīng)超過六千項(xiàng)，能量轉(zhuǎn)化效率卻僅有約百分之二。

科研團(tuán)隊(duì)的任務(wù)，就是從這六千多項(xiàng)反應(yīng)中，篩選出一條最高效、最簡(jiǎn)潔的路徑。

他們?nèi)缤罱ǚe木一般，逐步篩選、組合、優(yōu)化，整個(gè)過程既枯燥又漫長(zhǎng)，直到2018年，試管中首次出現(xiàn)了代表淀粉存在的藍(lán)色反應(yīng)，整個(gè)團(tuán)隊(duì)激動(dòng)不已。

盡管當(dāng)時(shí)產(chǎn)量極低，每升反應(yīng)液僅能產(chǎn)出微量產(chǎn)物，但這抹藍(lán)色，卻象征著希望。

2021年成為具有里程碑意義的一年，中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所團(tuán)隊(duì)在全球范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的全人工合成。

這一成就開創(chuàng)了時(shí)代先河，意義非凡，堪稱科技史上的重要篇章。

該成果發(fā)表于國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊，震撼全球，它徹底擺脫了植物細(xì)胞的限制，無需陽光，僅依靠化學(xué)反應(yīng)和生物催化，便將導(dǎo)致全球變暖的二氧化碳轉(zhuǎn)化為人類賴以生存的淀粉。

這項(xiàng)人工路徑有多強(qiáng)大？它將自然界中數(shù)十道復(fù)雜工序濃縮為僅11步，合成淀粉的速度是玉米的8.5倍！

能量轉(zhuǎn)化效率更是玉米的3.5倍，玉米需要數(shù)月才能完成的過程，這套人工系統(tǒng)在反應(yīng)器中只需數(shù)小時(shí)即可完成。

從實(shí)驗(yàn)室到工廠的距離有多遠(yuǎn)

實(shí)驗(yàn)室的成功，并不意味著能夠真正走上百姓餐桌，兩者之間仍存在巨大的產(chǎn)業(yè)化鴻溝。技術(shù)再先進(jìn)，如果成本高昂無法量產(chǎn)，也只能停留在實(shí)驗(yàn)室階段。

2022年底，國內(nèi)首個(gè)噸級(jí)中試裝置在天津建成，標(biāo)志著人工合成淀粉成功跨越從克級(jí)到噸級(jí)的關(guān)鍵階段，為該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展開啟新篇章。

中試的目的在于模擬工廠環(huán)境，測(cè)試這項(xiàng)技術(shù)在大規(guī)模生產(chǎn)中的穩(wěn)定性與可行性。

好消息是，這條路已經(jīng)走通，今年天津港保稅區(qū)已啟動(dòng)千噸級(jí)示范生產(chǎn)線的建設(shè)，地方政府為支持這項(xiàng)未來產(chǎn)業(yè)，更是出臺(tái)了每噸合成淀粉補(bǔ)貼兩千元的扶持政策。

成本仍是產(chǎn)業(yè)化道路上的最大障礙，回望2021年，每公斤合成淀粉的成本高達(dá)6美元，這樣的價(jià)格誰也無法承受？

但科研團(tuán)隊(duì)持續(xù)不斷優(yōu)化，通過改造酵母細(xì)胞、尋找更廉價(jià)催化劑等方式，成功將成本大幅降低。

今年成本已降至每公斤1.2美元，進(jìn)步顯著。

但團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)遠(yuǎn)不止于此，他們的目標(biāo)是到2030年將成本降至0.5美元每公斤，與傳統(tǒng)玉米淀粉價(jià)格持平，屆時(shí)才真正具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

當(dāng)然挑戰(zhàn)依然存在，例如目前使用的酶催化劑壽命僅為約500小時(shí)，團(tuán)隊(duì)正努力將其延長(zhǎng)至2000小時(shí)以上，以減少更換頻率。

此外，反應(yīng)器需要冷卻系統(tǒng)來控制溫度，這部分能耗占總成本的15%，若能研發(fā)出耐高溫反應(yīng)體系，使其在60℃以上環(huán)境中仍能穩(wěn)定運(yùn)行，將大幅降低成本。

這種物質(zhì)真的可以食用嗎

技術(shù)層面的探討已經(jīng)足夠深入，但公眾最關(guān)心的問題始終是：“這種東西能吃嗎？和傳統(tǒng)淀粉有什么區(qū)別？”

對(duì)于公眾的疑慮，科研人員早已有所準(zhǔn)備，畢竟一提到人工合成，很多人腦海中便會(huì)浮現(xiàn)“科技與狠活”這個(gè)詞。

為了打消公眾顧慮，他們做了大量工作。

首先是國家層面的嚴(yán)格監(jiān)管，就在今年3月，國家更新了50項(xiàng)食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)食品原料檢測(cè)及生產(chǎn)流程控制提出了更嚴(yán)格的要求。

科研團(tuán)隊(duì)也公開承諾，所有產(chǎn)品在上市前必須經(jīng)過全面的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人體試吃評(píng)估，確保其安全性與天然淀粉無異，營養(yǎng)成分也相當(dāng)。

光說不行，還得讓大家親眼所見、親口品嘗，今年5月，天津工業(yè)生物所舉辦了一場(chǎng)公眾科學(xué)日活動(dòng)，邀請(qǐng)市民走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)場(chǎng)見證二氧化碳如何一步步轉(zhuǎn)化為淀粉。

現(xiàn)場(chǎng)工作人員還用合成淀粉制作了饅頭和面包，供市民免費(fèi)品嘗。

社區(qū)也組織了試吃活動(dòng)，開展了一場(chǎng)盲測(cè)，結(jié)果顯示，78%的參與者根本無法分辨哪個(gè)是合成淀粉制成，哪個(gè)是普通面粉制成。

事實(shí)勝于雄辯，親身嘗試是消除疑慮的最佳方式。

當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)并非要完全取代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，袁隆平院士的雜交水稻技術(shù)是在挖掘土地的潛力。

而人工合成淀粉，則是開辟了一條脫離土地的新路徑，我們依然需要金黃麥浪的田野，需要那份充滿煙火氣的田園生活。

它如同一支戰(zhàn)略奇兵，在極端環(huán)境下構(gòu)筑起保障基礎(chǔ)，既能作為工業(yè)原料，又可成為優(yōu)質(zhì)飼料，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)攜手共進(jìn)，共同守護(hù)國家糧食安全。

從一個(gè)大膽的科學(xué)構(gòu)想，到實(shí)驗(yàn)室中的那抹藍(lán)色，再到中試車間的轟鳴，中國科學(xué)家們用了近十年時(shí)間，將空氣造糧從遙遠(yuǎn)的科幻變?yōu)橛|手可及的現(xiàn)實(shí)。

這不僅是中國在糧食科技領(lǐng)域再次站在世界前沿的標(biāo)志，更是為全人類應(yīng)對(duì)糧食危機(jī)與氣候變化提供的一份厚重的中國方案。

結(jié)語

那么大家認(rèn)為，未來的餐桌上，是合成糧食將占據(jù)主導(dǎo)地位，還是傳統(tǒng)糧食與科技糧食將共存？

在糧食自由與情感認(rèn)同之間，我們又該如何作出權(quán)衡？

參考資料：人民日?qǐng)?bào)《人工合成淀粉，技術(shù)造物新突破》