我们每天呼吸的空气,竟然能变成粮食,这听起来是不是很像天方夜谭。
这一次,可不是谣言,而是即将发生的事,而且央妈还专门进行了采访报道。
2021年9月24日,《科学》杂志上发表的一篇论文,引起了网友们的广泛关注。
我国的科研人员们,竟然实现了二氧化碳到淀粉的从头合成,这也意味着我国在人工合成淀粉方面取得了重大突破性的成果。
二氧化碳,粮食?
这两个听起来似乎一点也不沾边的事,竟然也能产生联系,不少网友有种次元壁被冲破的感觉,并且给这项研究起了一个非常好理解的名字——“空气变馒头”。
如今三年时间过去,央视新闻再次采访中科院的研究团队,该项目已经进入了工程测试阶段。
这也就意味着,或许空气变馒头用不了太久就能实现量产了。
那么空气到底是怎么变成馒头的呢?
粮食能够填饱肚子,是因为粮食中含有很多营养成分,比如维生素可以维持身体的正常代谢和免疫,膳食纤维可以促进肠胃蠕动等等。
但不管玉米、红薯、小麦、大米等等,这些主食能维持人的生命,最重要的原因是含有大量的淀粉。
这些食物经过咀嚼,从食道进入胃以后,一部分的淀粉就被唾液中的淀粉酶催化发生水解反应,随后变成了麦芽糖。
进入肠道后,在麦芽糖酶的催化下,麦芽糖也会发生水解反应变成葡萄糖。
经过以上一系列反应以后,葡萄糖会进入人体细胞,继续通过一系列的复杂生物化学反应,才会变成人体所需的能量,并且供应给人体各项组织。
看到这估计你就明白了,为什么医生建议糖尿病患者要少吃主食,特别是米面。
因为平常这些甜的东西,比如很甜的水果或者是糖果,糖尿病患者和家属都能及时辨认,会减少生活中的摄入量。
但是很多人没有意识到,淀粉也是人体摄入糖原的一个重要来源,原理正是因为淀粉最终进入人体以后会转化为葡萄糖。
换个角度想,饿到头晕的时候,人体出现了低血糖,直接去药店买葡萄糖也能缓解一下。
从理想状态下来说,只要我们有吃不完的淀粉,就不会有人活活饿死。
淀粉除了是食物能源外,还是工业中非常重要的物质。
在食品工业领域,淀粉可以作为增稠剂,稳定剂和填充剂使用,在一些奶制品、肉制品和调味品中,也经常能见到淀粉的身影。
另外纺织行业也会利用淀粉作为浆料的浆纱和丝的加工,能让仿出来的制品更加有光泽、柔软,同时还可以增加染料的附着性。
制药行业、饲料行业和石油工业等等很多领域,都需要用到淀粉。
中科院的研究团队能够将二氧化碳转化为淀粉,整个过程确实非常复杂。不过我们可以理解为整个实验其实是将自然界的光合作用,搬到了实验室而已。
通过人工合成的方式,人工操作光合反应,采取类似搭积木的方式,利用化学催化剂将高浓度的二氧化碳还原成碳一(C1)化合物。
在碳一聚合新酶的催化之下,碳一化合物会聚合成碳三(C3)化合物,再优化聚为碳六化合物。
就这样一点点优化转变,就可以变成直链和支链淀粉(Cn化合物)。
根据目前的实验数据参数显示,在能量供给条件较为充足的情况下,1立方米大小的生物反应器和5亩土地玉米种植的淀粉产量一样多。
这一技术突破在该领域属于从0~1的原创性突破,被誉为下一代生物制造和农业生产的变革性影响,具有顶天立地重大意义的科研成果。
作为非专业人员的网友们,虽然不明白整个过程具体怎么操作,但却能感受到这项技术的伟大之处。
有些网友幽默感很强,表示这是不是意味着以后喝西北方也能喝饱啦?
但还是有网友提出了灵魂问题,空气合成的淀粉,好吃吗?
人工合成利用的目前还存在于实验室,并没有流入市场,所以除了研究团队以外,也没人知道这样的淀粉究竟好不好吃?
不过根据目前对外公布的信息显示,自然生成的淀粉和人工合成的淀粉,在分子结构上并没有本质的区别。
有人将这两种口味的区别做了一个对比,就好像你喝蒸馏水和自来水的区别。
这样来看,人工合成淀粉口感上应该和自然合成的淀粉差不多,但是对于味觉比较敏感的人来说,可能还是有一些细微的差别。
明明可以直接种地,为什么我们还要人工合成淀粉?
前面我们提到,在实验室经过人工合成的淀粉产量要比土壤里直接种出来的要高。换句话说,同样土地资源的情况下,使用人工合成能够养活更多的人。
国人现在不用担心,因为吃不上饭而饿死,但是世界上仍然有一些国家仍然面临粮食问题。他们仍然因为吃不上饭而发愁,每年还有很多人死于饥饿。
一旦淀粉可以成功合成,也就意味着填饱肚子的粮食会越来越便宜,这样就能有更多的人吃的上饭,不用担心被饿死。
另外从国内情况出发,我国的国土面积确实不少,但中国的人口很多,而且这些土地并非所有都适合种地,有些地方十分贫瘠,寸草不生。
所以我国一直面临着耕地危机问题,如果粮食能从田间地头变成车间生产,那么我们自然能生产更多的粮食。
还有就是,地里种出来的粮食,我们可以继续用来烹饪美食。而原本需要用于工业的淀粉,则全部用人工合成淀粉,是不是又可以省出来很多粮食?
再一个,农耕种植虽然可以通过农药缓解病虫害,浇水灌溉也能缓解干旱,但其实我们也很清楚,人力始终无法和大自然抗衡,我们还是得依赖靠天吃饭。
比如今年的暴雨,直接导致全国各地蔬菜价格暴涨。
所以人工合成粮食的意义,远远超过了我们的想象。
参考资料:
[1] 中国食品工业杂志《食物中的淀粉三问》2020-06-08
[2] 光明网《“空气变馒头”,进入工程测试!》2024-03-19
[3] 中国科学报《凭“空”造淀粉,他们如何把梦想变为现实?》2024-05-22
[4] 光明网《人工合成淀粉,技术造物新突破》2024-08-06
[5] 中国新闻社《中国科学家将二氧化碳合成淀粉!网友:能吃好吃吗?》2021-09-24
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