粮食是农业生产的基础虽然中国是世界上最大的粮食生产国，但传统农业需要大量的土地许多国家正在开发大规模的淀粉和蛋白质合成技术最近，中国科学家在这一领域取得了重要进展，并大大降低了生产成本
据中科院消息，中科院天津工业生物技术研究所体外合成生物学中心与中国农业科学院生物技术研究所合作，在玉米秸秆高效合成淀粉和微生物蛋白方面取得新进展。
前期，研究团队根据纤维素水解，纤维二糖磷酸解和聚合的思路，设计并创建了秸秆生产淀粉的多酶分子机器，重构了体外人工代谢转化途径，突破了纤维素β，—1，4糖苷键的定向重排转化为淀粉α—1，4糖苷键的转化是关键问题，成功实现了纤维素向淀粉的转化。
但该路线在生物转化过程中仍面临底物能量利用效率低，转化速度慢，成本高等问题，离工业化应用还很远。
围绕该路线经济可行性的提高，研究团队历时5年集中攻关，设计改造了多酶分子机的核心部件，优化了合成路线，大大提高了秸秆转化淀粉的效率，为推广工业应用奠定了基础。
一种将秸秆转化为淀粉和微生物蛋白的新方法示意图
研究团队通过重组酶表达菌株的系统化设计和转化，选择廉价无机氮源降低培养基成本，开发高密度微生物培养技术，使纤维二糖磷酸化酶，a—葡聚糖磷酸化酶等重组酶的生产成本降至250元/kg。
其次，通过制备预处理秸秆生物质或固态预处理纤维素作为亲和吸附介质，可以简单高效地选择性吸附纤维素酶中的内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶，高效去除纤维素酶中的β，—葡萄糖苷酶，实现了秸秆纤维素的高效定向降解，大大提高了纤维素水解效率。
第三，研究团队将纤维二糖磷酸化酶和a—葡聚糖磷酸化酶固定在酿酒酵母表面，有效利用了纤维素水解的中间产物葡萄糖，缓解了葡萄糖对纤维素酶的抑制作用，提高了纤维素酶的水解能力，大大降低了纤维素酶的用量。
最后，纤维素水解产生的葡萄糖被酵母好氧发酵利用，实现了微生物蛋白的联产，显著降低了转化路线的综合成本。
