您现在的位置是:首页>观察 > 正文

合成淀粉是什么(合成淀粉能吃吗)

发布时间:2023-08-24 22:59:50   来源:    

合成淀粉是什么?

合成淀粉是人造淀粉,也可称作改性淀粉。

由于其制造过程和化学结构与天然淀粉不同,因此不具备天然淀粉的原始特性。

合成淀粉在各个领域都有广泛的应用,包括食品、药品、化妆品和工业等。

与天然淀粉相比,合成淀粉具有更强的水解能力和稳定性,这使它具有更广泛的应用价值。

合成淀粉能吃吗?

能吃。

人工合成淀粉的成分、功能与自然淀粉完全一样,也就是可以放心吃。

这项研究成果于北京时间9月24日由国际顶级学术期刊《科学》在线发表。

人工合成淀粉比自然淀粉的生产速度快得多,这项科研突破如果能实际应用于生产,全球的粮食危机有望得到极大缓解。

人工合成淀粉利弊?

“淀粉能够人工合成了!”北京时间9月24日凌晨,发表在《科学》杂志的这项划时代研究成果轰动全国。

中国科学院天津工业生物技术研究所的研究人员提出了一种颠覆性的淀粉制备方法:

以二氧化碳、电解产生的氢气为原料,在实验室中成功生产出淀粉,而不依赖植物的光合作用。

该研究在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的完整合成,使淀粉生产从传统农业种植转向工业化成为可能。

植物光合作用可将二氧化碳转化为葡萄糖,随后转化为淀粉。

这听起来简单,却涉及60多步复杂的生化反应,因此在自然界中,二氧化碳转化为淀粉的转化效率极低。

不仅如此,农作物还需要大量淡水、土壤等自然资源,种植周期较长。

而上述研究通过重组反应步骤,将淀粉合成反应缩短到11步,使人工合成速率提高到玉米中淀粉合成速率的8.5倍。

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。

人工合成淀粉步骤用化学解释?

自然界最常见的淀粉合成方式:

光合作用

植物的光合作用分为光反应和暗反应两部分,前者发生在类囊体薄膜上,后者则发生在叶绿体基质内。

在光反应阶段,水在光解作用下生成氧气和还原氢,这里的还原氢为暗反应阶段的碳循环提供了还原动力。

重点是暗反应阶段,该过程又可以进一步分为CO2的固定以及C3的还原2个过程。

首先,CO2与C5在酶的催化作用下分解成2分子的C3,实现了CO2的固定。

接着,生成的C3在还原氢、ATP和酶的作用下生成葡萄糖、水以及C5。

反应生成的C5再次参与碳循环,如此反复,源源不断地生成葡萄糖(葡萄糖经聚合之后即形成淀粉)。

人工合成淀粉:

从60多步到11步

首先,CO2在电氢还原作用下生成甲醇,再经过碳碳缩合反应生成C3,而C3是一个重要中间体,包括DHA(二羟丙酮)、DHAP(磷酸二羟丙酮)。

之后再经过三碳缩合反应就可以生成C6,也就是葡萄糖单体,最后经生物聚合就可以生成淀粉。

人工合成淀粉的技术工艺路线大致为:

CO2→C1→FADH→DHA→DHAP→GAP→F-6-P→G-6-P→G-1-P→G→淀粉,整个过程涉及11步重要的生化反应。

而在自然条件下,光反应和暗反应涉及的化学反应则有60多步,而且效率较低。

无论是自然合成还是人工合成,其产物都是葡萄糖,在聚合方式上会有所差异。

葡萄糖分子如果呈直线聚合,则形成直链淀粉,如果交叉排列,则形成支链淀粉。

其中,直链淀粉包含的葡萄糖单元为几百个,支链淀粉则达几千个,每个分支上含有20~30个葡萄糖单元。

在自然界中,玉米、小麦、水稻等天然淀粉中直链淀粉约占20%~60%,支链淀粉在70%以上,不同的农作物,两种淀粉的比例也有所不同。

据中科院天津工业生物所的所长马延和介绍,人工合成的淀粉主要是直链淀粉。

当然,我国科学家也有能力加入分支单元,人工合成支链淀粉,和天然的淀粉并无差别。

更让人振奋的是,人工合成的淀粉和天然淀粉的核磁结果也是完全相同的!如果能够实现工业化投产,这将对缓解全球粮食危机产生重要影响。

人工合成淀粉工业化还要多久?

至2021年还需三年。

2021年9月,中国科学家在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——首次在实验室实现二氧化碳合成淀粉,这项研究是由中国科学院天津工业生物技术研究所主导完成的。

乐观来讲,预计三年之内可以把高附加值的直链淀粉工业化,五到六年一般淀粉有一定竞争性(或者做一些工程化的测试),希望十年之内能够真正形成和农业种植相竞争的路线。