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以后，没钱过日子喝西北风或许不再是月光族的问题。

只是需要呼吸空气，但真的可以吗？

当然这只是个玩笑，但是用空气做食物不是天方夜谭。

中国科学家通过实验证明可以利用二氧化碳人工合成淀粉。

西北风也能当美食？

这种合成方法的灵感来自于植物的光合作用。酵素，最终产生淀粉。

而这种淀粉经过科学家对比，结果显示人造淀粉与天然淀粉没有明显区别。

此外，这种合成方法的原料几乎全部来自大自然，的合成效率约为传统农业淀粉生产的8倍。

以玉米为例，只需要1立方米的生物反应器，就可以实现5亩地的淀粉产量。

淀粉有很多种

合成淀粉到底是什么？它与自然界中的光合作用有何不同？我们现在可以吃人造淀粉吗？这项技术将如何影响未来的人类？

本文将从人造淀粉实验和光合作用两个方面回答这些问题。

接下来，让我们看看中国科学家是如何利用二氧化碳人工合成淀粉的。它的原理是什么？而这项技术能否获得诺贝尔奖？

诺贝尔奖

光合作用的完美循环

我国在1960年代曾经人工合成过结晶胰岛素，作为一个资源消耗大国，任何地区的需求量都是惊人的。

那么，中国科学家是如何人工合成淀粉的呢？

在正式讲人造淀粉之前，我们先来了解一下大自然中的光合作用。

虽然我们在中学的时候已经简单的系统学习过了，但是这里还是有必要再强调一下。

人工合成胰岛素植物光合作用将光能转化为化学能通过，，化学能作为植物生长的能量，最后释放出来提供生物活动氧气.

反应的关键物质是叶绿素，整个反应过程中都会有烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）和三磷酸腺苷（ATP），它们是细胞活动所必需的能量。

二氧化碳作为参与光合作用的主要物质，在固碳过程中会转化为糖糖，消耗的能量由阳光补充，然后光能将二氧化碳进一步转化为碳水化合物。

光合作用的基本过程

光合作用还会合成各种多糖，比如淀粉，整个循环不会有额外的需求，是一个的A完美的热力学平衡循环，也叫卡尔文循环。

大致可以分为两个阶段。第一阶段为上述光依赖反应，第二阶段为光非依赖反应。

卡尔文循环的第二阶段是植物合成多糖的关键循环，也称为暗反应，因为它不依赖于光反应。

生物酶从大气中获取二氧化碳，在卡尔文循环中利用合成的NADPH，释放出三碳糖，结合形成蔗糖和淀粉。

蔗糖颗粒

在植物的光合作用中，为了产生更多的糖分，必须进行碳浓缩。

二氧化碳浓度的增加，让植物可以将其添加到三碳分子磷酸烯醇丙酮酸（PEP）中参与反应，从而将二氧化碳固定在叶肉细胞中。

该反应由酶PEP羧化酶催化，生成四碳有机酸草酰乙酸。

在催化下的碳浓缩，提高了植物的光合作用能力，可以让玉米、高粱、甘蔗等作物产生更多的糖分，几乎达到90%以上的植物使用三碳分子进行碳浓缩和固定。

高光高温聚集更多糖分

植物的光合作用是一系列非常复杂的化学过程，涉及60多个步骤。

就整个光合作用过程的效率而言，植物的光合作用效率通常在3%到6%之间，未转化的光能会以热的形式耗散One.

而这种转换效率会随着温度、光照强度和二氧化碳浓度的变化而变化。

那么我国科学家是如何实现利用二氧化碳合成淀粉的呢？

科学家在做实验

人工合成淀粉，“喝风”不再是笑话各种相关实验正在进行中。

受自然光合作用的启发，整体设计思路是利用能源工厂产生的高浓度二氧化碳作为原料，再利用太阳能电池将其转化为能量，进行碳氢化合物的合成，最后产生淀粉。

这听起来简单，其实科学家面临着很多问题，首先是如何进行有效的实际转换。

人工合成不像自然界。植物的自然合成不需要额外的可变因子参与，整个光合作用是一个完美的闭环。

另外，各个生物酶的参与非常协调，酶催化的反应不会有问题，但人为的条件不能保证100%没有错误。

天津工业生物研究所的科学家团队于2015年开始实验

因此，科学家们首先对生物酶的适应性做了一个基本的归纳。因为人工选择的生物酶并不完美，它们部分催化的反应会有矛盾，所以选择合适的生物酶配对也是关键。

研究团队将碳配位分为一碳化合物、三碳化合物、六碳化合物和多碳化合物。

在每种碳化合物中寻找最合适的组合。

搭建完这些思路后，也展示了实验的大致流程。

复合酶

首先，光合作用这部分是人工合成的，所以科学家们利用太阳能电池模拟植物吸收光能进行充电。

然后把电能送到一个可以电解的装置，电解的成分就是水。

水电解生成氧气和氢，然后利用二氧化碳和氢气进行化学反应，并使用氧化锌作为催化剂得到。

其中，甲醇是这个环节中的关键合成物质，，就像前面提到的NADPH和ATP一样，是生物所需的主要能量物质。

第二步进入卡尔文循环过程。科学家们通过计算机模拟分析，将制备好的生物酶和碳化合物进行排列组合，并在6000多种组合中找到关键比例。

实验室合成淀粉的完整步骤

有了合适的生物酶、碳络合物，以及合成所需的能量，下一步就是将它们放入生物罐中进行高阶反应。

在此环节，合成能量与甲醇反应生成二羟基丙酮（DHA），这是一种三碳化合物，通过生物酶的参与卡尔文循环产生淀粉。

与天然淀粉合成相比，人工合成淀粉的效率非常高，只需4小时即可合成淀粉。

以玉米等高淀粉类经济作物为例，玉米的生长周期为4个月左右。

科学家证明人造淀粉与天然淀粉没有区别后，人造淀粉技术将在2021年宣告成功。

玉米生长期4个月左右得诺贝尔奖？

未来的起点尽管这项技术取得了成功，但我们不能忽视一个事实，即人造淀粉虽然相比效率更高，但需要大量的二氧化碳，以及大量的电能，而且植物不需要那么多能量来补充，还可以释放氧气

植物的光合作用可以释放氧气

另外人工淀粉的合成是在实验室进行的，在规模上远远达不到生产标准。

因此，从经济的角度来看，这项技术还有待进一步完善。

我国科研团队也表示，目前的人工淀粉合成技术除了经济成本外，还需要解决提高电能利用效率和淀粉固碳转化的问题，而且这个效率要提高几十倍才有机会和现代农业抗衡。

所以这个技术不能满足诺贝尔奖的社会需求，所以我们还有很长的路要走。

但这种从0到1的突破，无疑是未来我国农业发展的关键。

目前人工合成淀粉都是在实验室里完成的

同时我们也可以看到，当这项技术完全成熟的时候，人类就可以解决目前困扰的碳排放问题和温室效应的问题。

这种合成技术明显可以消耗大量的二氧化碳，也可以解决一定的食物问题。

现代农业大多使用化肥，尤其是氮肥，以及磷酸钾等。将对地球目前的环境产生影响。

忙着种田的人

另一方面，人类还抱有未来殖民火星的愿景。如果这项技术投入使用，那么对火星进行小规模改造将不再是问题，至少人类可以在其上进行简单的生产活动。

未来的幻想正在逐渐成为现实。这才是真正可以期待的未来。中国也在为人类的未来不断努力。

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