戍天九思：全球最伟大的发明！中国成功实现人工合成淀粉和蛋白质！

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　　有人说，“21世纪将是生物的世纪”。

　　天佑中华！中国继上世纪60年代在世界上首次完成人工合成结晶牛胰岛素之后，最近，又在人工合成淀粉和人工合成蛋白质上取得重大颠覆性、原创性突破！这是迄今为止最鼓舞人心、改变世界战略格局的伟大发明，正在打开人类未来可持续发展的开花板！

　　中国首次实现从一氧化碳到蛋白质合成，并形成万吨级产能！

　　报《环球时报》报道，10月30日，中国农业科学院饲料研究所宣布，我国在一碳生物合成领域取得重大突破性进展：全球首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成，并已形成万吨级工业产能。这一举突破了天然蛋白质植物合成的时空限制，为弥补我国农业最大短板——饲用蛋白对外依存度过高提供了国之利器，同时对促进国家“碳达峰、碳中和”目标实现深具意义。

　　▲项目首席科学家、中国农科院饲料所研究员薛敏博士

　　项目首席科学家、中国农科院饲料所研究员薛敏博士介绍，蛋白质的天然合成通常要在植物或植物体内具有固氮功能的特定微生物体内，由自然光合作用形成碳水化合物的糖类，再经过三羧酸循环途径多个复杂的生物转换与酶促反应，形成蛋白质合成需要的氨基酸，进而合成为蛋白质。其中涉及复杂的遗传表达、生化合成、生理调控等生命过程，反应缓慢、物质和能量的转化效率较低，最终积累的蛋白质含量低。

　　她强调，在人工条件下，利用天然存在的一氧化碳和氮源（氨）大规模生物合成蛋白质，则不受此限，故长期以来被国际学术界认为是影响人类文明发展和对生命现象认知的革命性前沿科学技术。

　　中国农科院饲料所与北京首朗生物技术有限公司经多年联合攻关，突破了乙醇梭菌蛋白核心关键技术，大幅度提高反应速度（22秒合成），创造了工业化条件下一步生物合成蛋白质收率最高85%的世界纪录。

　　该项研究以含一氧化碳、二氧化碳的工业尾气和氨水为主要原料，“无中生有”制造新型饲料蛋白资源乙醇梭菌蛋白，将无机的氮和碳转化为有机的氮和碳，实现了从0 到1的自主创新，具有完全自主知识产权。

　　以工业化生产1000万吨乙醇梭菌蛋白（蛋白含量83%）计，相当于2800万吨进口大豆（蛋白含量30%）当量，“不与人争粮、不与粮争地”，开辟了一条低成本非传统动植物资源生产优质饲料蛋白质的新途径，可减排二氧化碳2.5亿吨，节省耕地10亿亩（以平均亩产大豆300斤计）。图片

　　▲乙醇梭菌蛋白生产工艺流程

　　人工合成蛋白质并形成万吨级工业产能，说明该技术早已进行战略布局、现已非常成熟，其经济价值、社会价值和可持续发展价值都非常好，一举多得地解决了大豆进口依赖问题、耕地问题、碳排放问题等三大制约中国可持续发展的难题，这是中国的福音、发展中国家的福音、世界的福音。

　　中国全球首次实现人工合成淀粉

　　报《科技日报》报道，2021年9月24日，中国科学院天津工业生物技术研究所在国际学术期刊《科学》中发表实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。

　　▲中科院天津工业生物技术研究所蔡韬副研究员在实验室展示人工合成淀粉样品。

　　该项研究主要有三大突破：突破了自然光合作用固碳系统利用太阳能的局限，人工合成淀粉的速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍；成功将自然界淀粉合成的60多个步简化为只有11步的人工淀粉合成途径，显著降低了合成的复杂度；打破了靠天吃饭、天然合成淀粉时空效率不高的限制。

　　对此，《科学》杂志新闻部执行主任梅根·菲兰认为，该研究成果将为未来通过工业生物制造生产淀粉这种全球性重要物质提供新的技术路线。美国工程院院士延斯，尼尔森表示，这项研究的整合和应用将有助于解决人类未来面临的重大挑战。中科院院士赵国屏赞叹，这是一项具有“顶天立地”重大意义的科研成果。中国工程院院士陈坚认为，这项工作是典型的“0到1”的原创性成果，不仅对未来的农业生产，特别是粮食生产具有革命性的影响，而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义。

　　业内专家称，淀粉是粮食最主要的成分，同时也是重要的工业原料。如果未来二氧化碳人工合成淀粉的系统过程成本能够降低到与农业种植相比具有经济可行性，将会节约90%以上的耕地和淡水资源，避免农药、化肥等对环境的负面影响，推动形成可持续的生物基社会，提高人类粮食安全水平。同时，最新研究成果实现在无细胞系统中用二氧化碳和电解产生的氢气合成淀粉的化学-生物法联合的人工淀粉合成途径（ASAP），为推进“碳达峰”和“碳中和”目标实现的技术路线提供一种新思路。

　　▲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人工合成淀粉研究成果

　　目前，人工合成淀粉成果还处在实验室阶段。为加速推广运用，经科技部批准，中科院天津工业生物技术研究所正在牵头建设国家合成生物技术创新中心。除了继续攻克淀粉合成人工生物系统的设计、调控等底层科学难题之外，他们还要推动成果走向产业应用，让人工合成淀粉的经济可行性接近农业种植，预计未来5到10年可建立起工业化示范装置。届时，以工业尾气为原料，利用光伏等可再生电源分解水提供氢气，就能够在化学反应器中进行二氧化碳高效还原，在生物反应装置中合成淀粉。

　　中国找到了打开人类发展困局的“金钥匙”

　　长期人类困扰的两大发展难题：一个是靠天吃饭，另一个是温室效应。中国发明了人工合成淀粉与人工合成蛋白质，不仅一举两得地同时解决了这两大世界性难题，而且变废为宝打开人类绿色循环经济的天花板，找到了人类可持续发展的“金钥匙”，功在当代，利在千秋。

　　2020年中国粮食进口量为1.43亿吨，同比增长28.0%。2020年中国大豆进口规模超1亿吨，进口依存度达到83.7%。有了人工合成蛋白质、人工合成淀粉的技术和巨大产能，中国粮食安全就有了更加可靠的保证，中国大豆高度依赖进口的时代将一去不复返了！

　　目前，全球仅有1/5的碳排放纳入了定价体系，全球碳排放均价为3美元/吨。我国碳交易市场价格为50元人民币/吨，是全球均价的3倍；欧盟碳排放价格是我国价格的8、9倍，超过60欧元/吨。目前美国还没有统一的碳定价机制。根据国际上碳定价委员会的估算，要想实现《巴黎协定》要求的2050年全球升温不超过2摄氏度的目标，全球碳价格在2030年要达到50~100美元/吨。一旦全球碳排放税落地，高排放企业要缴纳的碳税将会高得离谱，碳税可能是企业主要的税收负担之一，甚至会锁死发展中国家的发展水平。

　　据估算，中国碳排放总量100亿吨/年，纳入首批碳市场覆盖的企业碳排放量超过40亿吨/年，中国碳市场一开市就成为全球碳交易规模最大的市场。中国有了这两项原创技术，不仅有了宣布实现“碳达峰、碳中和”目标的底气，而且未来这还将是中国最赚钱的黑科技，中国既可以大卖人工合成蛋白质和人工合成淀粉，还可以大卖碳排放指标和减碳固碳技术。

　　2007年英国《卫报》曾发文说：19世纪，英国引领世界，发明了工厂化大生产，教会了世界如何生产？20世纪，美国引领世界，发明了大型购物中心，教会了世界如何消费？—— 21世纪，中国要引领世界，就要教会世界如何可持续发展？

　　现在，中国不仅有了连续70多年持续高速增长的成功实践经验，而且有了人工合成蛋白质和人工合成淀粉技术，即将教会世界如何可持续发展！中国引领世界将为期不远了！

大成

用这两项技术真是具有划时代的意义，不但能直接解决人类吃饭的问题，还能解决碳污染的问题，这将成为中国引领世界的强大后盾。