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人工合成澱粉研究中的創新之處

生活 更新时间:2024-07-28 06:13:00

中新網9月24日報道,中國科學家曆時6年多科研攻關,首次在實驗室實現二氧化碳到澱粉的從頭合成,這是繼上世紀60年代在世界上首次完成人工合成結晶牛胰島素之後,中國科學家又在人工合成澱粉領域方面取得的重大颠覆性、原創性突破成果。

人工合成澱粉研究中的創新之處(人工合成澱粉的意義)1

中國科學家首次在實驗室合成人工澱粉,雖然實驗階段合成成本還比較高,不能很快普及推廣,不過若是人工合成澱粉技術成熟令成本降下來,會對哪些行業産生重大意義,會影響哪些行業的發展?

據報道,此次合成的人工澱粉,是以二氧化碳為原料,不依賴植物光合作用,直接人工合成了澱粉,而且人工合成澱粉分子與天然澱粉分子的結構組成一緻。

人工合成澱粉研究中的創新之處(人工合成澱粉的意義)2

我們熟知的澱粉用途基本是日常食用,如豌豆澱粉、玉米澱粉、大豆澱粉等等,都是我們經常食用的美味食物。

實際上,除了日常食用以外,澱粉的應用領域還包括:造紙業、紡織業、食品加工業、糖果工業、膠粘劑生産以及其它領域。

造紙業

在造紙業中,澱粉主要四種用途:

1.打漿機上膠,在薄紙成形之前,将纖維組織凝結在一起。

2.桶上膠,浸透稀膠液,預形成薄紙。

3.軋光機上膠,上光整修。

4.表面上膠,作為一個任意選擇的步驟,作高級光滑紙的上膠:在制作皺紋、波緯.纖維膠合紙闆箱時澱粉和糊精同樣可用來組合和糊粘紙闆。

人工合成澱粉研究中的創新之處(人工合成澱粉的意義)3

紡織業

在紡織工業中,澱粉主要是用于棉紗、毛織物和紡人造絲織物的上漿,經紗上漿就是将沿紡織機縱向運動的緯線浸漬在一個裝有澱粉糊的熱鍋内,從浴鍋出來,經上漿後的緯線在一個熱滾筒内迸行幹燥制待,經紗上漿的作用就是将緯線表面的一些疏松的纖維緊緊地粘結,以增強和保持經紗在編織時的耐磨性,高支經紗(即含很多單支纖維紡成豹一股紗)上漿通常是較困難的,因為纖維之間的縫隙很小,漿液不易滲透,最後形成一層薄膜牢固的粘附在紗上。因此,增強了紗的強度和耐磨性。

人工合成澱粉研究中的創新之處(人工合成澱粉的意義)4

食品加工業

在食品工業中,許多澱粉都用于焙烤特殊食品所需。例如瑞士和德國風味的面包,薄脆餅幹,未發酵面包等。它同時也可作為湯和肉汁的增稠劑,澱粉制成顆粒作為“布丁”,其效果類似于通常用木薯澱粉制作的布丁。預制膠狀的澱粉已大量用作“速煮”布丁。

糖果工業

作為制作造型糖果的成型劑,例如,一種密線豆形的膠質軟粒,桔形糖片和液滴形軟膠。作為稠化劑以增加焦糖和果汁軟糖的光滑性和穩定性。作為人造果子凍的增稠劑。作為一種粉劑與粉末糖(棉白糖)混合,制作果膠糖,口香糖等。

膠粘劑生産

生産膠粘劑過程中,通常是将澱粉經化學和物理處理後制成變性澱粉後而改變它的黏性并增加膠黏性。雖然用作膠粘劑的一些澱粉多是低粘度澱粉和氧化性澱粉,但都以糊精的形式使用。糊精是将澱粉在一種酸催化劑作用下加熱而制成。

除了日常用途和工業用途,人工合成澱粉技術普及成熟最大的意義是節約90%以上的耕地和淡水資源,避免農藥、化肥對環境的負面影響,推動形成可持續的生物基社會,提高人類糧食安全水平,緩解糧食危機。同時,最新研究成果實現在無細胞系統中用二氧化碳和電解産生的氫氣合成澱粉的化學-生物法聯合的人工澱粉合成途徑(ASAP),為推進“碳達峰”和“碳中和”目标實現的技術路線提供一種新思路。

為什麼會節約90%以上的耕地和淡水資源,原因是澱粉目前的獲取方式主要是通過玉米等農作物通過二氧化碳固定光合作用生産,這樣也就意味着會占用很多的耕地,并且使用巨量的淡水資源。如果人工合成澱粉技術成熟,憑借二氧化碳合成的澱粉,完全可以釋放出巨大的耕地資源。

人工合成澱粉研究中的創新之處(人工合成澱粉的意義)5

根據官方數據顯示,2020年全年我國共計進口了約1.42億噸糧食,同比大增近28%,在全球糧食價格高漲下,糧食供應國賺的“盆滿缽滿”,如美國、澳大利亞。

人工合成澱粉研究中的創新之處(人工合成澱粉的意義)6

在大家的傳統思維中,中國是不需要進口糧食的,可無奈中國家大業大,14億左右的人口,一天不知要消耗多少的糧食,隻能依靠進口糧食解決問題。

糧食進口種類中,其中就包括大豆。大豆是很普通的一種豆類,誰能想到,2020年我國累計進口大豆10033萬噸,首次超過了1億噸,大豆産需缺口巨大,高度依賴進口。

人工合成澱粉研究中的創新之處(人工合成澱粉的意義)7

通過這一系列的數據,就不難理解人工合成澱粉是一項颠覆性的技術革新了。一旦人工合成澱粉技術成熟,中國将擺脫對糧食進口的依賴,更加綠色的建設美麗家園。而對于世界來說,也會一定程度上解決糧食危機。

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