#老马新观察[超话]#【跨越式突破！中国首次在实验室实现人工合成淀粉】#我国基础研究获重大突破# 粮食不需要土地种植，可以在生产车间中制造出来。如今，这个看似天方夜谭的想象正在成为可能。#我国科学家突破人工合成淀粉技术#
日前，中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称“天津工业生物所”）在淀粉人工合成方面取得重大突破性进展，在国际上首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。该成果于北京时间9月24日在线发表在国际学术期刊《科学》。
“这也意味着，我们所需要的淀粉，今后可以将二氧化碳作为原料，通过类似酿造啤酒的过程，在生产车间中制造出来。”天津工业生物所所长马延和说。
将二氧化碳还原生成甲醇，再转化为淀粉
淀粉是人类粮食的最主要成分，同时也是重要的工业原料。目前淀粉主要由农作物通过光合作用，将太阳光能、二氧化碳和水转化而成。
长期以来，科研人员一直在努力改进光合作用这一生命过程，希望提高二氧化碳和光能的利用效率，最终提升淀粉的生产效率。
这次，天津工业生物所的科研人员就成功创制了一条利用二氧化碳和电解产生的氢气合成淀粉的人工路线。这条路线涉及11步核心生化反应，淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。
从能量角度看，光合作用的本质是将太阳光能转化为淀粉中储存的化学能。因此，将光能高效地转变为化学能并储存下来成为关键。
“我们想到了光能—电能—化学能的能量转变方式。”天津工业生物所副所长王钦宏说：“首先，光伏发电将光能转变为电能，通过光伏电水解产生氢气；然后，通过催化剂利用氢气将二氧化碳还原生成甲醇，将电能转化为甲醇中储存的化学能。这个过程的能量转化效率超过10%，远超光合作用的能量利用效率。”
自然界中并不存在甲醇合成淀粉的生命过程。王钦宏说：“要想人工实现这个过程，关键是要制造出自然界中原本不存在的酶催化剂。”
科研人员挖掘和改造了来自动物、植物、微生物等31个不同物种的62个生物酶催化剂，最终优中选优，使用10个酶逐步将甲醇转化为淀粉。这种路径不仅能合成易消化的支链淀粉，还能合成消化慢、升糖慢的直链淀粉。
“也许在不久的将来，不需要种地，也能够满足我们对碳水化合物的需要。”王钦宏说。
在人工合成途径构建上实现跨越式突破
不依赖植物光合作用、人工合成碳水化合物，一直是世界各国科学家的梦想。此前，华人科学家杨培东曾带领团队利用聚糖反应成功将二氧化碳转化为多种单糖混合物。
“但是，他们还尚未实现复杂碳水化合物的人工定向合成。”天津工业生物所副研究员蔡韬说：“也就是说，他们的路线方法合成的是多种简单糖类化合物的混合物，还很难定向到其中的一种。”
专家介绍，淀粉高效人工合成的挑战主要来自低密度太阳能到高密度电能和氢能，低浓度二氧化碳到高浓度二氧化碳，以及复杂合成途径到简单合成途径3个方面。此前，在众多科研人员的努力下，前两个问题已基本得到了解决。
“这次，我们主要在人工合成途径构建方面实现了跨越式突破。”马延和说。
他介绍，一是跨越了人工途径进化的鸿沟。克服了不同来源、不同遗传背景的生物酶之间热力学与动力学不匹配等瓶颈，二氧化碳到淀粉的碳转化速率和效率显著提升；二是跨越了从虚拟到现实的鸿沟。团队用计算机可以设计出很多条合成途径，通过各种模块的组装和适配，最终筛选出了符合条件的路径，实现了人工淀粉合成。
“经过分析鉴定，我们合成的淀粉样品无论成分还是理化性质，都和自然生产的淀粉一模一样。”蔡韬说。
据科研团队介绍，在充足能量供给的条件下，按照目前的技术参数推算，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩土地玉米种植的平均年产量。
马延和说：“这一成果使淀粉生产的传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能，并为二氧化碳原料合成复杂分子开辟了新的技术路线。”
创新科研组织模式，让不同专长的团队协同攻关
专家预计，如果未来该系统过程成本能够降低到可与农业种植相比的经济可行性，将可能会节约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，提高人类粮食安全水平，促进碳中和的生物经济发展。
重大原创性突破的背后，除了科研团队多年的努力和坚持之外，科研组织模式的创新功不可没。
天津工业生物所自2015年起，聚焦人工合成淀粉与二氧化碳生物转化利用，开展需求导向的科技攻关，集聚所内外创新资源，加强“学科—任务—平台”整合，实现各方科研力量的有机融合和高效协同。研究所根据项目研究需求进行人才布局，组建了当初平均年龄30周岁的优秀青年科学家团队。
传统科研模式一般以课题组为单元进行，优势是能够集中在一个领域方向，但不是所有的研究项目都适合这样的模式。
马延和说：“比如，我们这个项目是一个多领域多方向交叉的工作，这就需要将具备不同专长的人和团队组织起来，协同合作才能够完成，传统科研模式显然不太适合。”
根据项目特点，研究所创立了新的科研组织模式，即三维管理模式。
“三维管理模式，具体来说就是所里统一拨付经费，设立总体研究部、研究组和平台实验室。”蔡韬说：“总体研究部负责项目矩阵管理；研究组是根据领域方向和学科布局设置的特色学科组，实现专业分工；平台实验室则负责为项目提供装备方法支撑。”
“在这种新模式下，要实现哪一步目标、需要哪些人来做哪些任务，我们在整个项目层面都会事先进行具体分析。”蔡韬说，“比如，途径设计就是由所里生物设计中心科技组来负责，总体研究部通过任务分解，将相关研究任务定向委托给他们。简单来说，这个模式更容易实现专业的人做专业的事，全预算的方式也能够保证团队一直稳定地做这一件事。”
项目实施过程中，也会对承担分任务的科研团队进行严格考核。通不过考核的团队，则由新的团队替换来重新完成任务。
“整个项目过程中，共有十多个小团队参与。”蔡韬说，“不同团队聚在一起，为一件事、一个目标、一个任务共同努力，协同攻关，最终实现了原创性重大突破。”（人民日报） https://t.cn/R2WxdDX
日前，中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称“天津工业生物所”）在淀粉人工合成方面取得重大突破性进展，在国际上首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。该成果于北京时间9月24日在线发表在国际学术期刊《科学》。
“这也意味着，我们所需要的淀粉，今后可以将二氧化碳作为原料，通过类似酿造啤酒的过程，在生产车间中制造出来。”天津工业生物所所长马延和说。
将二氧化碳还原生成甲醇，再转化为淀粉
淀粉是人类粮食的最主要成分，同时也是重要的工业原料。目前淀粉主要由农作物通过光合作用，将太阳光能、二氧化碳和水转化而成。
长期以来，科研人员一直在努力改进光合作用这一生命过程，希望提高二氧化碳和光能的利用效率，最终提升淀粉的生产效率。
这次，天津工业生物所的科研人员就成功创制了一条利用二氧化碳和电解产生的氢气合成淀粉的人工路线。这条路线涉及11步核心生化反应，淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。
从能量角度看，光合作用的本质是将太阳光能转化为淀粉中储存的化学能。因此，将光能高效地转变为化学能并储存下来成为关键。
“我们想到了光能—电能—化学能的能量转变方式。”天津工业生物所副所长王钦宏说：“首先，光伏发电将光能转变为电能，通过光伏电水解产生氢气；然后，通过催化剂利用氢气将二氧化碳还原生成甲醇，将电能转化为甲醇中储存的化学能。这个过程的能量转化效率超过10%，远超光合作用的能量利用效率。”
自然界中并不存在甲醇合成淀粉的生命过程。王钦宏说：“要想人工实现这个过程，关键是要制造出自然界中原本不存在的酶催化剂。”
科研人员挖掘和改造了来自动物、植物、微生物等31个不同物种的62个生物酶催化剂，最终优中选优，使用10个酶逐步将甲醇转化为淀粉。这种路径不仅能合成易消化的支链淀粉，还能合成消化慢、升糖慢的直链淀粉。
“也许在不久的将来，不需要种地，也能够满足我们对碳水化合物的需要。”王钦宏说。
在人工合成途径构建上实现跨越式突破
不依赖植物光合作用、人工合成碳水化合物，一直是世界各国科学家的梦想。此前，华人科学家杨培东曾带领团队利用聚糖反应成功将二氧化碳转化为多种单糖混合物。
“但是，他们还尚未实现复杂碳水化合物的人工定向合成。”天津工业生物所副研究员蔡韬说：“也就是说，他们的路线方法合成的是多种简单糖类化合物的混合物，还很难定向到其中的一种。”
专家介绍，淀粉高效人工合成的挑战主要来自低密度太阳能到高密度电能和氢能，低浓度二氧化碳到高浓度二氧化碳，以及复杂合成途径到简单合成途径3个方面。此前，在众多科研人员的努力下，前两个问题已基本得到了解决。
“这次，我们主要在人工合成途径构建方面实现了跨越式突破。”马延和说。
他介绍，一是跨越了人工途径进化的鸿沟。克服了不同来源、不同遗传背景的生物酶之间热力学与动力学不匹配等瓶颈，二氧化碳到淀粉的碳转化速率和效率显著提升；二是跨越了从虚拟到现实的鸿沟。团队用计算机可以设计出很多条合成途径，通过各种模块的组装和适配，最终筛选出了符合条件的路径，实现了人工淀粉合成。
“经过分析鉴定，我们合成的淀粉样品无论成分还是理化性质，都和自然生产的淀粉一模一样。”蔡韬说。
据科研团队介绍，在充足能量供给的条件下，按照目前的技术参数推算，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩土地玉米种植的平均年产量。
马延和说：“这一成果使淀粉生产的传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能，并为二氧化碳原料合成复杂分子开辟了新的技术路线。”
创新科研组织模式，让不同专长的团队协同攻关
专家预计，如果未来该系统过程成本能够降低到可与农业种植相比的经济可行性，将可能会节约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，提高人类粮食安全水平，促进碳中和的生物经济发展。
重大原创性突破的背后，除了科研团队多年的努力和坚持之外，科研组织模式的创新功不可没。
天津工业生物所自2015年起，聚焦人工合成淀粉与二氧化碳生物转化利用，开展需求导向的科技攻关，集聚所内外创新资源，加强“学科—任务—平台”整合，实现各方科研力量的有机融合和高效协同。研究所根据项目研究需求进行人才布局，组建了当初平均年龄30周岁的优秀青年科学家团队。
传统科研模式一般以课题组为单元进行，优势是能够集中在一个领域方向，但不是所有的研究项目都适合这样的模式。
马延和说：“比如，我们这个项目是一个多领域多方向交叉的工作，这就需要将具备不同专长的人和团队组织起来，协同合作才能够完成，传统科研模式显然不太适合。”
根据项目特点，研究所创立了新的科研组织模式，即三维管理模式。
“三维管理模式，具体来说就是所里统一拨付经费，设立总体研究部、研究组和平台实验室。”蔡韬说：“总体研究部负责项目矩阵管理；研究组是根据领域方向和学科布局设置的特色学科组，实现专业分工；平台实验室则负责为项目提供装备方法支撑。”
“在这种新模式下，要实现哪一步目标、需要哪些人来做哪些任务，我们在整个项目层面都会事先进行具体分析。”蔡韬说，“比如，途径设计就是由所里生物设计中心科技组来负责，总体研究部通过任务分解，将相关研究任务定向委托给他们。简单来说，这个模式更容易实现专业的人做专业的事，全预算的方式也能够保证团队一直稳定地做这一件事。”
项目实施过程中，也会对承担分任务的科研团队进行严格考核。通不过考核的团队，则由新的团队替换来重新完成任务。
“整个项目过程中，共有十多个小团队参与。”蔡韬说，“不同团队聚在一起，为一件事、一个目标、一个任务共同努力，协同攻关，最终实现了原创性重大突破。”（人民日报） https://t.cn/R2WxdDX
【凭“空”造淀粉？五问人工合成淀粉新成果】#我国科学家突破人工合成淀粉技术#淀粉在日常生活中几乎随处可见，烹饪调味料、护肤化妆品、杂志封面纸、胶囊外壳、棉纱纺织……无一不用到淀粉。近期，中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称天津工业生物所）的科研团队经过6年探索，在实验室里首次实现了淀粉分子的人工合成。
这是国际上首次创建出电/氢能驱动二氧化碳从头合成淀粉的途径，比自然路线反应步数更少、淀粉合成速率更快。就与成果相关的一些问题，《中国科学报》采访了科研人员。
一问：为什么要合成淀粉
淀粉并非稀缺资源。想得到淀粉，最简单的方法是直接从玉米、薯类等农作物中提取。那么，科研人员为什么还要费时费力地合成淀粉？
“我们是想把非常慢的、大面积种植的农业过程，变成高效的、集中化的工业过程。”论文第一作者、天津工业生物所副研究员蔡韬告诉《中国科学报》，“农作物生长周期长、需要大面积种植，而且用于提高产量的各种育种技术已进入平台期，如何更高效地生产淀粉成为一个巨大挑战。”
长久以来，为了提高农作物产量，科学家探索出了杂交育种、分子育种等各种遗传育种方法。在遗传育种将农作物产量向极限提升的同时，生物合成技术也受到关注。
2015年，国际纳米材料科学家杨培东构建出了一套“人工光合作用”系统，通过纳米线和细菌组成的系统，模拟自然界的光合作用，把二氧化碳和水转变成碳水化合物。2018年，美国国家航空航天局（NASA）发起了名为“二氧化碳转化挑战赛”的“百年挑战计划”，希望能将火星上最充足的资源——二氧化碳，转化成葡萄糖等有用的化合物，以满足人类在火星上生存和生活所需。
从2015年开始，天津工业生物所科研团队启动了人工合成淀粉项目。“之所以选择做淀粉的人工合成研究，是因为淀粉很重要。它是农耕文明的核心分子，提供了人类生存所需的热量。”蔡韬说。
“全球以淀粉为原料的产品大约有3万多种，我们如何找到更廉价、更大量的替代淀粉？这项研究已经迈出了重要一步。”未参与此项研究工作的中国工程院院士岳国君评论说。
二问：淀粉是怎么被合成出来的
“我们的整体设计思路是将热电厂和水泥厂排放的高浓度二氧化碳分离出来作为原料，将低密度太阳能转化为高密度电/氢能作为能源，形成简单的碳氢化合物，然后设计出从碳氢化合物到淀粉的生物合成过程。”蔡韬说。
早在2015年，科研团队就确定了这一设计思路。此后6年里，在二氧化碳电/氢转化甲醇技术基础上，科研团队一直在摸索从碳氢化合物到淀粉的生物合成路径。
“淀粉是一种复杂有机物，它的合成也是一个复杂过程，我们要将其变成一个简单过程。”蔡韬说。
最初，他们在从二氧化碳到淀粉的6568个生化反应中，计算出了一条最短的合成途径。这条途径共有11步主反应，大致是先做化学反应——利用高密度电/氢能将二氧化碳还原为碳一化合物，再做生物反应——将碳一化合物聚合为碳三化合物、碳六化合物（即葡萄糖）直至长链淀粉分子。
但这只是一条理论的虚拟途径，科研团队必须在现实中把这条路走通。“计算出来的途径中，很多酶的组合在现实中从来没有出现过。”蔡韬说，不同的酶“脾气秉性”不同，它们组合在一起之后会产生一些不可控的问题。
例如，生物合成的第一步是要从碳一化合物合成出碳三化合物，而此前国内外的研究成果一直存在合成产物不可控的问题，从碳一化合物可能会生成碳二、碳三、碳四化合物甚至更多碳的碳氢化合物。于是，他们从头设计碳碳缩合酶新序列，创建出了非自然的碳碳缩合酶，以促成从碳一化合物到碳三化合物的聚合，最终成功实现了从甲醛到2—羟基丙酮的可控生化反应。
与此同时，他们还进一步改造来自动物、植物、微生物等不同物种的生物酶催化剂，构建从2—羟基丙酮到葡萄糖异生代谢、多糖聚合功能模块，组装复杂的生化级联反应体系，通过蛋白别构调控改造、反应时空分离优化，解决人工途径中底物竞争、产物抑制、热动力学匹配等问题。
经过各种优化，科研团队成功将从二氧化碳到淀粉的合成途径简化至11步，并实现了精准调控。“这就是我们最初的梦想——凭空制造，随心所欲。”论文通讯作者，天津工业生物所所长、研究员马延和说。
三问：人工合成淀粉跟自然淀粉一样吗
“如果把人工合成淀粉做成面条、粉丝，大概会像意大利面那样劲道。”马延和表示，自然淀粉是直链淀粉和支链淀粉混在一起，目前实验室里合成的主要是直链淀粉，合成的支链淀粉没有自然淀粉中的支链淀粉那么复杂。
“在外观上，人工合成淀粉跟从玉米、薯类等农作物中提纯出来的淀粉看起来是一样的。”蔡韬说，实验室里通过人工合成产生的淀粉处于溶解状态，“是比较稀的淀粉糊糊，干燥后会变成粉状”。
科研人员对淀粉的基本判断方法是在溶液中加碘液，直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色。此外，他们还专门对合成物进行了理化分析。“通过核磁共振等检测，它和自然生产的淀粉一模一样。”蔡韬说。
四问：有可能实现工业化生产吗
作为一项基础研究领域的原创性突破，人工合成淀粉仍处在实验阶段。那么，未来它是否有工业化生产的可能？对此，科研人员表示，有潜力也有挑战。
“实验室里合成出淀粉大约需要4个小时。就人工合成淀粉的途径来看，从太阳能到淀粉的能量效率是玉米的3.5倍，淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。”蔡韬说。
他告诉记者，在实验室里，规模还比较小，平均1小时能合成出的淀粉只有几克，但是按照目前的技术参数，在能量供给充足的条件下，1立方米的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉平均年产量，这为淀粉生产的车间制造提供了可能。
“如果人工合成淀粉示范可以达到理论能量转换效率的80%，那么10度电大约可以合成1千克淀粉。”马延和说。
同时，蔡韬也直言，产业化应用还有很大挑战。一方面，在工程生物学基础理论和工程设计方面还有问题要解决；另一方面，就经济性而言，从控制过程成本初步计算，只有二氧化碳到淀粉合成的电能利用效率再提高数倍，淀粉合成的碳素转化速率再提高数十倍，才能与农业种植竞争。因此，实现工业化生产，还需解决诸多的科技难题。
五问：接下来还要做什么
“我们做的是应用导向的基础研究，目前取得的只是阶段性进展，后面还面临着很多难题。”蔡韬表示，科研团队已经迈出了第一步，即从理解细胞的基础代谢原理到设计细胞外生物化学反应途径。接下来，他们还要建立从二氧化碳到淀粉的可控网络和生态系统，并尝试在细胞内实现淀粉的人工合成。
产业化也是他们努力的方向。“我们计划在未来5至10年内，建立工业示范，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，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。”马延和说。
此外，蔡韬表示，目前研究团队规模尚小，希望与相关研究所、大学和企业等创新力量加强合作，推进人工合成淀粉工程化进程。
“中国科学院将集成相关科技力量，一如既往地支持该项研究深入推进。”中国科学院副院长、中国科学院院士周琪表示，后续研究团队还需要尽快实现从“0到1”到“1到10”的突破和“10到100”的突破，最终真正解决人类发展面临的重大问题。@中科院之声 https://t.cn/A6Mb7nhs
这是国际上首次创建出电/氢能驱动二氧化碳从头合成淀粉的途径，比自然路线反应步数更少、淀粉合成速率更快。就与成果相关的一些问题，《中国科学报》采访了科研人员。
一问：为什么要合成淀粉
淀粉并非稀缺资源。想得到淀粉，最简单的方法是直接从玉米、薯类等农作物中提取。那么，科研人员为什么还要费时费力地合成淀粉？
“我们是想把非常慢的、大面积种植的农业过程，变成高效的、集中化的工业过程。”论文第一作者、天津工业生物所副研究员蔡韬告诉《中国科学报》，“农作物生长周期长、需要大面积种植，而且用于提高产量的各种育种技术已进入平台期，如何更高效地生产淀粉成为一个巨大挑战。”
长久以来，为了提高农作物产量，科学家探索出了杂交育种、分子育种等各种遗传育种方法。在遗传育种将农作物产量向极限提升的同时，生物合成技术也受到关注。
2015年，国际纳米材料科学家杨培东构建出了一套“人工光合作用”系统，通过纳米线和细菌组成的系统，模拟自然界的光合作用，把二氧化碳和水转变成碳水化合物。2018年，美国国家航空航天局（NASA）发起了名为“二氧化碳转化挑战赛”的“百年挑战计划”，希望能将火星上最充足的资源——二氧化碳，转化成葡萄糖等有用的化合物，以满足人类在火星上生存和生活所需。
从2015年开始，天津工业生物所科研团队启动了人工合成淀粉项目。“之所以选择做淀粉的人工合成研究，是因为淀粉很重要。它是农耕文明的核心分子，提供了人类生存所需的热量。”蔡韬说。
“全球以淀粉为原料的产品大约有3万多种，我们如何找到更廉价、更大量的替代淀粉？这项研究已经迈出了重要一步。”未参与此项研究工作的中国工程院院士岳国君评论说。
二问：淀粉是怎么被合成出来的
“我们的整体设计思路是将热电厂和水泥厂排放的高浓度二氧化碳分离出来作为原料，将低密度太阳能转化为高密度电/氢能作为能源，形成简单的碳氢化合物，然后设计出从碳氢化合物到淀粉的生物合成过程。”蔡韬说。
早在2015年，科研团队就确定了这一设计思路。此后6年里，在二氧化碳电/氢转化甲醇技术基础上，科研团队一直在摸索从碳氢化合物到淀粉的生物合成路径。
“淀粉是一种复杂有机物，它的合成也是一个复杂过程，我们要将其变成一个简单过程。”蔡韬说。
最初，他们在从二氧化碳到淀粉的6568个生化反应中，计算出了一条最短的合成途径。这条途径共有11步主反应，大致是先做化学反应——利用高密度电/氢能将二氧化碳还原为碳一化合物，再做生物反应——将碳一化合物聚合为碳三化合物、碳六化合物（即葡萄糖）直至长链淀粉分子。
但这只是一条理论的虚拟途径，科研团队必须在现实中把这条路走通。“计算出来的途径中，很多酶的组合在现实中从来没有出现过。”蔡韬说，不同的酶“脾气秉性”不同，它们组合在一起之后会产生一些不可控的问题。
例如，生物合成的第一步是要从碳一化合物合成出碳三化合物，而此前国内外的研究成果一直存在合成产物不可控的问题，从碳一化合物可能会生成碳二、碳三、碳四化合物甚至更多碳的碳氢化合物。于是，他们从头设计碳碳缩合酶新序列，创建出了非自然的碳碳缩合酶，以促成从碳一化合物到碳三化合物的聚合，最终成功实现了从甲醛到2—羟基丙酮的可控生化反应。
与此同时，他们还进一步改造来自动物、植物、微生物等不同物种的生物酶催化剂，构建从2—羟基丙酮到葡萄糖异生代谢、多糖聚合功能模块，组装复杂的生化级联反应体系，通过蛋白别构调控改造、反应时空分离优化，解决人工途径中底物竞争、产物抑制、热动力学匹配等问题。
经过各种优化，科研团队成功将从二氧化碳到淀粉的合成途径简化至11步，并实现了精准调控。“这就是我们最初的梦想——凭空制造，随心所欲。”论文通讯作者，天津工业生物所所长、研究员马延和说。
三问：人工合成淀粉跟自然淀粉一样吗
“如果把人工合成淀粉做成面条、粉丝，大概会像意大利面那样劲道。”马延和表示，自然淀粉是直链淀粉和支链淀粉混在一起，目前实验室里合成的主要是直链淀粉，合成的支链淀粉没有自然淀粉中的支链淀粉那么复杂。
“在外观上，人工合成淀粉跟从玉米、薯类等农作物中提纯出来的淀粉看起来是一样的。”蔡韬说，实验室里通过人工合成产生的淀粉处于溶解状态，“是比较稀的淀粉糊糊，干燥后会变成粉状”。
科研人员对淀粉的基本判断方法是在溶液中加碘液，直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色。此外，他们还专门对合成物进行了理化分析。“通过核磁共振等检测，它和自然生产的淀粉一模一样。”蔡韬说。
四问：有可能实现工业化生产吗
作为一项基础研究领域的原创性突破，人工合成淀粉仍处在实验阶段。那么，未来它是否有工业化生产的可能？对此，科研人员表示，有潜力也有挑战。
“实验室里合成出淀粉大约需要4个小时。就人工合成淀粉的途径来看，从太阳能到淀粉的能量效率是玉米的3.5倍，淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。”蔡韬说。
他告诉记者，在实验室里，规模还比较小，平均1小时能合成出的淀粉只有几克，但是按照目前的技术参数，在能量供给充足的条件下，1立方米的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉平均年产量，这为淀粉生产的车间制造提供了可能。
“如果人工合成淀粉示范可以达到理论能量转换效率的80%，那么10度电大约可以合成1千克淀粉。”马延和说。
同时，蔡韬也直言，产业化应用还有很大挑战。一方面，在工程生物学基础理论和工程设计方面还有问题要解决；另一方面，就经济性而言，从控制过程成本初步计算，只有二氧化碳到淀粉合成的电能利用效率再提高数倍，淀粉合成的碳素转化速率再提高数十倍，才能与农业种植竞争。因此，实现工业化生产，还需解决诸多的科技难题。
五问：接下来还要做什么
“我们做的是应用导向的基础研究，目前取得的只是阶段性进展，后面还面临着很多难题。”蔡韬表示，科研团队已经迈出了第一步，即从理解细胞的基础代谢原理到设计细胞外生物化学反应途径。接下来，他们还要建立从二氧化碳到淀粉的可控网络和生态系统，并尝试在细胞内实现淀粉的人工合成。
产业化也是他们努力的方向。“我们计划在未来5至10年内，建立工业示范，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，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。”马延和说。
此外，蔡韬表示，目前研究团队规模尚小，希望与相关研究所、大学和企业等创新力量加强合作，推进人工合成淀粉工程化进程。
“中国科学院将集成相关科技力量，一如既往地支持该项研究深入推进。”中国科学院副院长、中国科学院院士周琪表示，后续研究团队还需要尽快实现从“0到1”到“1到10”的突破和“10到100”的突破，最终真正解决人类发展面临的重大问题。@中科院之声 https://t.cn/A6Mb7nhs
9月20日，第十一届北京国际电影节盛大开幕，开幕式红毯上可谓是星光熠熠，众多电影人都盛装出席，话不多说，快来看看哪位明星的装扮最吸引你吧。
一、女皇气质拿捏得死死的巩俐
巩俐当天是以评委会主席的身份出席红毯，身为主席，斗艳已经不是巩俐走红毯的首要目的，她要打造的是专业性和权威性的形象，所以当天巩俐选择了稳重的黑色礼服。
巩俐也是当晚红毯上唯一一位全身黑的女明星，但是这套礼服并不会显得老气沉闷，因为礼服的上半部分采用了黑色亮片编制而成，腰部是皮质的宽腰带，下身则是布质拖地长裙，层次分明。
巩俐当天的妆容依旧走国际风，极具标志性的裸色唇彩尽显大气。整体给人的感觉就是“很巩皇”。
当巩皇率队走秀时，那气势真宛如千军万马。
二、红裙惊艳的Angelababy
Angelababy选择了一身大红色的薄纱连衣裙。整条裙子都是用轻纱制作而成，上半身从正面看是一个桃心的形状，背后却另有玄机，薄纱下的美背一览无遗。
不过baby这一身装扮最吸引人瞩目的却是脚上的那双恨天高。光是防水台目测就有六七公分的高度，鞋跟估计得有十几公分高，穿上这样一双鞋子，baby整个人立马挺拔了不少。
三、佟丽娅最性感
佟丽娅自从离婚以后状态真的是越来越好，以前都说她皮肤显黄，但是当天她穿着一条白色羽毛流苏拖地长裙亮相，雪白的裙子映衬下，反而呈现出了雪白肌。
佟丽娅这条裙子的裙摆采用前短后长的剪裁，正面的超短裙设计让丫丫得意地秀了一把美腿，而身后的拖地大裙摆又hold住了红毯所需的仪式感，不得不说她对性感的理解又深了一层。值得一提的是，这回佟丽娅是以主持人的身份出席北影节，自从主持过春晚后，佟丽娅在主持人这条道路上可以说是顺风顺水。
四、发型油腻邋遢的姚晨
当天选择身穿白色礼服亮相的，还有姚晨。姚晨这条裙子其实非常的优雅大气，流水线的剪裁搭配上她本就高挑的身高，穿出了超模的既视感，别出心裁的侧肩拖地长袖也很有女神范儿。
不过比较拉垮的是她的发型。
这回姚晨剪了个厚重的齐刘海亮相，在红毯上被风一吹，刘海就乱了，显得有些许的邋遢，和裙子的仙气格格不入。
五、强势归来的白百何
好久不见的白百何这回亮相可以说非常惊艳，一身黑色丝绸小V领礼裙端庄又不失小性感。肩部两侧的钻石饰品非常的亮眼，是整套造型的点睛之笔，如果没有了这两个配饰，这条裙子估计就要沦为平淡无奇了。
作为曾经最火的“大妞专业户”，白百何的事业曾受阻。
如今算是强势归来，不知还能不能再创辉煌，让我们一起拭目以待。
六、重现港风风味的陈都灵
陈都灵的这一身也是极美的，里面是一条修身剪裁的抹胸长裙，然后外面又缝上了纱质的大裙摆。脖子上是一套充满设计感的钻石项链。
为了和裙子搭配，陈都灵还选择了深色号的红色口红，烈焰红唇，港风十足。
七、造型翻车的梅婷
梅婷一直都是走的气质女星的路线，每次亮相都是妥妥的气质派，但是这回在北影节开幕红毯上的打扮却着实让人没眼看。
这条裙子猛的一看还以为梅婷是把一个大圆福字给贴自己的胸前了，突兀而毫无美感，甚至还透着丝丝土气。
八、穿旗袍显好气色的徐帆
和众多女明星都选择长款晚礼服出席红毯不同，徐帆当天选择了一条短款旗袍。今年已经50岁的徐帆已经没有了婀娜的身段，所以也没能将旗袍穿出风姿卓越之感，但是却另有一番岁月静好的感觉。而且这身红梅映雪的旗袍穿在徐帆身上衬得她气质特别从容优雅，气色也很好。
九、全场最有创意的董璇
董璇这一身绝对是当晚最有创意的装扮。裙子其他部位设计感缺缺，袖子上的袖套还显得非常冗余，还好大胆地领口设计救了这条裙子，成功地让观众转移了注意力。
十、面颊凹陷的黄圣依
黄圣依这一身就有点过于花哨了，好看的服装有一个原则，就是浑身上下的配色不要超过三种颜色，否则就容易变得花里胡哨，但是黄圣依这一身有白有黑、有紫有黄还有蓝，元素过多反而不好看。
而且黄圣依当晚的妆容也出现了问题，化妆师的暗影没打好，让黄圣依的颧骨看起来很高，而颧骨之下更是有明显的凹陷之感，看起来面黄肌瘦，缺乏健康美。
十一、面黄肌瘦的周冬雨
妆容比黄圣依更翻车的，是周冬雨。周冬雨的化妆师也犯了同样的错误，为了修出V字脸，把脸颊上的肉全修没了，年纪不大却给人胶原蛋白尽失的感觉。更致命的是，周冬雨的腮红还真的用了点黄色，这才是真正的面黄肌瘦。
十二、缺乏灵气的邱天
在年初的各大颁奖礼上，邱天可谓是大杀四方，但是这回的红毯她却突然不灵了。剪短了头发的她没有了之前那股子冷艳的感觉，取而代之的是神情呆滞，眼里无光。而且邱天适合走冷艳性感挂，但是这条礼服的蓬蓬裙摆确实可爱风，更是与她格格不入。
十三、紫色贵气的陈坤
陈坤的身份也是评委，所以他也选择了比较沉稳的装扮，黑色高领内搭配暗紫色双排扣西装。领口处用银色羽毛胸针点缀，整体造型看起来十分贵气。
十四、颜值回春的朱一龙
朱一龙当晚以一身全黑的西服亮相，整体造型显得十分清爽，估计是最近胖了一些，所以朱一龙一扫之前给人的憔悴的感觉，整个人都显得年轻了不少，真正做到了颜值回春。
十五、首次走电影节红毯的范丞丞
这是范丞丞第一次以电影演员的身份走红毯，穿的是一件斜襟西装，花领带十分抢镜，整体造型还是蛮清新的。
北影节的红毯，可以说是良莠不齐，巩俐、佟丽娅等人都蛮惊艳的，但是梅婷、黄圣依等人的造型又让人不敢恭维。不过明星走红毯，不一定要好看，让人印象深刻才是硬道理，你觉得谁的造型最有记忆点呢？
一、女皇气质拿捏得死死的巩俐
巩俐当天是以评委会主席的身份出席红毯，身为主席，斗艳已经不是巩俐走红毯的首要目的，她要打造的是专业性和权威性的形象，所以当天巩俐选择了稳重的黑色礼服。
巩俐也是当晚红毯上唯一一位全身黑的女明星，但是这套礼服并不会显得老气沉闷，因为礼服的上半部分采用了黑色亮片编制而成，腰部是皮质的宽腰带，下身则是布质拖地长裙，层次分明。
巩俐当天的妆容依旧走国际风，极具标志性的裸色唇彩尽显大气。整体给人的感觉就是“很巩皇”。
当巩皇率队走秀时，那气势真宛如千军万马。
二、红裙惊艳的Angelababy
Angelababy选择了一身大红色的薄纱连衣裙。整条裙子都是用轻纱制作而成，上半身从正面看是一个桃心的形状，背后却另有玄机，薄纱下的美背一览无遗。
不过baby这一身装扮最吸引人瞩目的却是脚上的那双恨天高。光是防水台目测就有六七公分的高度，鞋跟估计得有十几公分高，穿上这样一双鞋子，baby整个人立马挺拔了不少。
三、佟丽娅最性感
佟丽娅自从离婚以后状态真的是越来越好，以前都说她皮肤显黄，但是当天她穿着一条白色羽毛流苏拖地长裙亮相，雪白的裙子映衬下，反而呈现出了雪白肌。
佟丽娅这条裙子的裙摆采用前短后长的剪裁，正面的超短裙设计让丫丫得意地秀了一把美腿，而身后的拖地大裙摆又hold住了红毯所需的仪式感，不得不说她对性感的理解又深了一层。值得一提的是，这回佟丽娅是以主持人的身份出席北影节，自从主持过春晚后，佟丽娅在主持人这条道路上可以说是顺风顺水。
四、发型油腻邋遢的姚晨
当天选择身穿白色礼服亮相的，还有姚晨。姚晨这条裙子其实非常的优雅大气，流水线的剪裁搭配上她本就高挑的身高，穿出了超模的既视感，别出心裁的侧肩拖地长袖也很有女神范儿。
不过比较拉垮的是她的发型。
这回姚晨剪了个厚重的齐刘海亮相，在红毯上被风一吹，刘海就乱了，显得有些许的邋遢，和裙子的仙气格格不入。
五、强势归来的白百何
好久不见的白百何这回亮相可以说非常惊艳，一身黑色丝绸小V领礼裙端庄又不失小性感。肩部两侧的钻石饰品非常的亮眼，是整套造型的点睛之笔，如果没有了这两个配饰，这条裙子估计就要沦为平淡无奇了。
作为曾经最火的“大妞专业户”，白百何的事业曾受阻。
如今算是强势归来，不知还能不能再创辉煌，让我们一起拭目以待。
六、重现港风风味的陈都灵
陈都灵的这一身也是极美的，里面是一条修身剪裁的抹胸长裙，然后外面又缝上了纱质的大裙摆。脖子上是一套充满设计感的钻石项链。
为了和裙子搭配，陈都灵还选择了深色号的红色口红，烈焰红唇，港风十足。
七、造型翻车的梅婷
梅婷一直都是走的气质女星的路线，每次亮相都是妥妥的气质派，但是这回在北影节开幕红毯上的打扮却着实让人没眼看。
这条裙子猛的一看还以为梅婷是把一个大圆福字给贴自己的胸前了，突兀而毫无美感，甚至还透着丝丝土气。
八、穿旗袍显好气色的徐帆
和众多女明星都选择长款晚礼服出席红毯不同，徐帆当天选择了一条短款旗袍。今年已经50岁的徐帆已经没有了婀娜的身段，所以也没能将旗袍穿出风姿卓越之感，但是却另有一番岁月静好的感觉。而且这身红梅映雪的旗袍穿在徐帆身上衬得她气质特别从容优雅，气色也很好。
九、全场最有创意的董璇
董璇这一身绝对是当晚最有创意的装扮。裙子其他部位设计感缺缺，袖子上的袖套还显得非常冗余，还好大胆地领口设计救了这条裙子，成功地让观众转移了注意力。
十、面颊凹陷的黄圣依
黄圣依这一身就有点过于花哨了，好看的服装有一个原则，就是浑身上下的配色不要超过三种颜色，否则就容易变得花里胡哨，但是黄圣依这一身有白有黑、有紫有黄还有蓝，元素过多反而不好看。
而且黄圣依当晚的妆容也出现了问题，化妆师的暗影没打好，让黄圣依的颧骨看起来很高，而颧骨之下更是有明显的凹陷之感，看起来面黄肌瘦，缺乏健康美。
十一、面黄肌瘦的周冬雨
妆容比黄圣依更翻车的，是周冬雨。周冬雨的化妆师也犯了同样的错误，为了修出V字脸，把脸颊上的肉全修没了，年纪不大却给人胶原蛋白尽失的感觉。更致命的是，周冬雨的腮红还真的用了点黄色，这才是真正的面黄肌瘦。
十二、缺乏灵气的邱天
在年初的各大颁奖礼上，邱天可谓是大杀四方，但是这回的红毯她却突然不灵了。剪短了头发的她没有了之前那股子冷艳的感觉，取而代之的是神情呆滞，眼里无光。而且邱天适合走冷艳性感挂，但是这条礼服的蓬蓬裙摆确实可爱风，更是与她格格不入。
十三、紫色贵气的陈坤
陈坤的身份也是评委，所以他也选择了比较沉稳的装扮，黑色高领内搭配暗紫色双排扣西装。领口处用银色羽毛胸针点缀，整体造型看起来十分贵气。
十四、颜值回春的朱一龙
朱一龙当晚以一身全黑的西服亮相，整体造型显得十分清爽，估计是最近胖了一些，所以朱一龙一扫之前给人的憔悴的感觉，整个人都显得年轻了不少，真正做到了颜值回春。
十五、首次走电影节红毯的范丞丞
这是范丞丞第一次以电影演员的身份走红毯，穿的是一件斜襟西装，花领带十分抢镜，整体造型还是蛮清新的。
北影节的红毯，可以说是良莠不齐，巩俐、佟丽娅等人都蛮惊艳的，但是梅婷、黄圣依等人的造型又让人不敢恭维。不过明星走红毯，不一定要好看，让人印象深刻才是硬道理，你觉得谁的造型最有记忆点呢？
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