利用木质纤维素生物合成人造淀粉。中国农科院供图
近日，中国农业科学院生物技术研究所微生物蛋白设计与智造创新团队与国内相关科研单位合作，开发了一种利用玉米秸秆高效生物合成人造淀粉和单细胞蛋白的新技术，进一步降低了人造淀粉的生产成本，为粮食生产提供了新的途径。相关研究成果发表在《科学通报》（Science Bulletin）上。
全球人口的快速增长和气候变化将使人类面临粮食安全的巨大挑战。将农业废弃物资源高效转化为人造粮食则是缓解粮食危机，实现农业可持续发展的重要途径之一。合成生物技术的快速发展使人们打破自然合成路径，创建高效人工生物合成体系成为可能。
该研究创建了一种使用现有的农业废弃物（玉米秸秆）高效合成人造淀粉和微生物蛋白的新技术，利用包含纤维素降解酶和淀粉合成酶的体外多酶分子体系，与酿酒酵母进行生物转化，可以把玉米秸秆中的纤维素高效酶水解合成人造淀粉，同时在有氧条件下低成本发酵生产微生物蛋白。
这种新方法首次创建了从商业化纤维素酶中去除β-葡萄糖苷酶的高效纤维素降解及纤维二糖生成技术，能有效控制和降低纤维素酶成本，同时利用底物穿梭效应减少产物抑制，提高纤维素酶水解能力。而且，整个生物制造过程中无需辅酶和能量输入，没有糖损失以及设备投资小，为满足人造淀粉和微生物蛋白生物合成的经济性要求提供了可能。
该研究得到国家重点研发计划合成生物学专项、中国农业科学院科技创新工程等项目的支持。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.01.006