2023年1月6日，中國農業科學院生物所微生物蛋白設計與智造創新團隊與中國科學院天津工業生物技術研究所合作，開發了一種利用玉米秸稈高效生物合成人造淀粉和單細胞蛋白的新技術，進一步降低了人造淀粉的生產成本，為糧食生產提供了新的途徑。相關研究成果以“Biosynthesis of artificial starch and microbial protein from agricultural residue”為題在線發表在國際頂級期刊 Science Bulletin （Q1，IF: 20.577）上。

農科院生物所張偉研究員和中科院天津工生所張以恒研究員和馬延和研究員為論文共同通訊作者，農科院生物所徐欣欣副研究員為論文第一作者。

本研究創建了一種使用現有且豐富的農業廢棄物（玉米秸稈）高效合成人造淀粉和微生物蛋白的新技術，利用包含纖維素降解酶和淀粉合成酶的體外多酶分子體系，與釀酒酵母進行生物轉化，可以把玉米秸稈中的纖維素高效酶水解合成人造淀粉，同時在有氧條件下低成本發酵生產微生物蛋白。

這種新方法首次創建了從商業化纖維素酶中去除β-葡萄糖苷酶的高效纖維素降解及纖維二糖生成技術，能有效控制和降低纖維素酶成本，同時利用底物穿梭效應減少產物抑制，提高纖維素酶水解能力。而且，整個生物制造過程中無需輔酶和能量輸入，沒有糖損失以及設備投資小，為滿足人造淀粉和微生物蛋白生物合成的經濟性要求提供了可能。

動物試驗表明，人工直鏈淀粉的消化導致血糖水平緩慢且相對較小的變化，這表明它可能是一種預防肥胖和糖尿病的新型保健食品成分。

結論

這項研究中，纖維素消化率達到了89.0%，遠高于預處理玉米秸稈最初的14.7%；根據實驗數據，一公噸玉米秸稈可以生產93.75公斤淀粉和80.75公斤蛋白質；微生物蛋白是在有氧條件下合成的，使用好氧發酵可以將微生物蛋白質產量提高 5-10 倍；從農業廢棄物中生產人工飼料（即人工淀粉和微生物蛋白）的酶成本降低了大約 1,000,000 倍。

為了滿足未來的全球糧食安全和可持續性需求，該研究提出了一種開箱即用的解決方案，將這種生物精煉技術與農業廢棄物的利用以及在邊際土地上種植專用生物質多年生植物相結合。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.01.006