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天然淀粉是农作物通过光合作用固定二氧化碳而合成,合成与积累涉及约60步代谢反应及复杂的生理调控。天然淀粉主要存在于植物的种子或块茎中,如高粱、水稻、玉米、薯类等,它是工业制酒精、胶黏剂等的原料。
2021年9月23日中科院官宣:我国科研团队在人工合成淀粉方面取得重要进展,在实验室实现了从 二氧化碳和氢气到淀粉分子的人工全合成。把复杂合成过程简化为只有11步主反应的简单过程,并且还可控制直链淀粉与支链淀粉的比例(如图)。
淀粉 | 直链淀粉 | 支链淀粉 |
溶解性 | 能溶于50~60℃热水 | 溶于100℃以上热水 |
粘稠度 | 溶于水后很不粘稠 | 溶于水后极粘稠 |
光泽 | 有光泽 | 无光泽 |
与碘反应 | 遇碘变蓝色 | 遇碘变紫色或变红色 |
淀粉的化学式为(C6H10O5)n , 基本结构单元为葡萄糖,由于结构单元的“排列方式”不同(如图),又分为直链淀粉和支链淀粉两类。由于结构不同,直链淀粉与支链淀粉的性质也存在较大的差异(如表)。与农业种植相比,该技术将会节约 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,同时,为推进“双碳”目标实现的技术路线提供一种新思路。展望未来,二氧化碳的转化利用与粮食淀粉的工业合成,为解决人类发展面临的重大问题和需求提供了有效手段和工具。