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全球粮食安全一直是国际社会关注的焦点。尽管全球粮食产量在过去几十年中持续增长，但仍有一些地区面临着严重的粮食问题。

根据联合国粮食及农业组织的最新数据，2021年全球有约25亿人面临粮食不足的风险。这包括饥饿、营养不良和不稳定的食品供应。全球饥饿人口数量为7.8亿，这意味着每十个人中就有一个人面临着慢性营养不良和饥饿问题。其中约70%的饥饿人口生活在战争和冲突影响下的国家。冲突导致农业生产和供应链中断，使得人们无法获得足够的食物。

此外，气候变化对全球粮食产量产生了负面影响。在极端天气事件，如洪水、干旱和热浪的影响下，农作物受损，农业生产受到威胁，从而导致粮食短缺和价格上涨。一些地区面临着特别严重的粮食危机。根据联合国的数据，撒哈拉以南非洲是全球最饥饿的地区之一，约有2.63亿人面临饥饿问题。也门、索马里和南苏丹等国家也面临着严重的粮食不安全和人道危机。如何解决粮食问题，一直困扰着人们。

近日，美国科学杂志刊登了一篇重量级论文，称中国科学家已经实现人工合成淀粉。消息一出立马引起轰动，不少机构表示研究出人工淀粉的中国科学家实乃“救世主”，可以解决全球变暖和粮食危机两大问题，一个小小的淀粉为何有如此功效？让我们从头说起。

淀粉的用处

淀粉是一种碳水化合物，也是植物体内最主要的能量储存形式之一。它由许多葡萄糖分子组成，并以多糖的形式存在。淀粉的形成主要发生在植物的叶绿体和贮藏器官中，如种子、根茎和块茎。淀粉的合成过程涉及多个酶的参与，其中最重要的是淀粉合成酶和淀粉分支酶。在光合作用中，植物通过将二氧化碳和水转化为葡萄糖，并将其转化为淀粉，以便在需要时供能使用。

淀粉在植物中具有多种重要功能。作为能量储存物质，淀粉能够满足植物在夜间或无光条件下的能量需求。淀粉在植物的种子中也起到重要的营养储备作用，为幼苗的生长提供能量。此外，淀粉还可以调节植物体内的水分平衡，帮助维持细胞的渗透压。在某些植物中，淀粉还可以在贮藏器官中积累为大量的形式，例如马铃薯的块茎和玉米的种子。

科学家们通过研究植物的生物化学过程和遗传调控机制，揭示了淀粉合成途径中不同酶的功能和相互作用。此外，通过对不同植物品种和突变体的观察和实验，人们也对淀粉在植物生长和发育中的具体作用有了更深入的了解。

人类主要碳水来源

实际上，淀粉是人类主要的碳水化合物来源之一，它广泛存在于许多食物中，特别是谷物和根茎类食物。许多主要的食物来源包括小麦、大米、玉米、马铃薯和红薯等均富含淀粉。通过加工和烹饪，淀粉可以被人体消化和吸收。人体内的消化酶将淀粉分解为葡萄糖分子，提供给身体供能使用。

淀粉作为食物的重要成分，为人体提供能量，并在饮食中发挥多种作用。它是人类日常生活中主要的能量来源之一，为身体维持正常的生理功能和活动提供燃料。此外，淀粉还能帮助调节血糖水平，提供饱腹感，并为肠道有益菌提供营养。如果能够实现人工制造，就有可能解决困扰全球的粮食问题。

如何实现人工制造的？

天津工业生物所的科研人员成功开发了一种利用二氧化碳和电解产生的氢气合成淀粉的人工路线。这项技术涉及11个核心生化反应步骤，其淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。

这种人工路线的关键在于能量转化。光合作用本质上是将太阳光能转化为淀粉中储存的化学能。研究人员通过光伏发电将光能转化为电能，然后利用光伏电水解产生氢气。接下来，他们使用催化剂将二氧化碳还原生成甲醇，将电能转化为甲醇中储存的化学能。这个过程的能量转化效率超过10%，远超过光合作用的能量利用效率。

然而在自然界中，并不存在将甲醇合成淀粉的生命过程。为了实现这一人工合成过程，研究人员挖掘和改造了来自动物、植物、微生物等31个不同物种的62个生物酶催化剂，并最终通过选择最优质的酶，使用10个酶逐步将甲醇转化为淀粉。这种方法不仅可以合成易消化的支链淀粉，还可以合成消化慢、升糖慢的直链淀粉。王钦宏副所长表示：“也许在不久的将来，我们将不再需要种植作物，仍能满足碳水化合物的需求。”

最关键的是，人工合成淀粉还为碳中和、碳达峰目标实现提供了一种新思路。

将改善全球变暖问题

碳达峰和碳中和简称双碳。碳达峰是指指定的区域、国家或全球在某个特定时间点达到二氧化碳排放的峰值水平。换句话说，碳达峰是指在特定时期内，温室气体排放量达到最高点后开始下降。碳达峰是一项关键的气候目标，旨在控制温室气体排放，减缓全球变暖和气候变化。碳中和是指在某个特定的系统、活动或过程中，对排放的碳（二氧化碳等温室气体）的净排放量为零，或通过抵消措施使净排放量达到零。

2020年，我国已经明确提出，要在2030年前实现碳达峰，并在2060年前实现碳中和。由于人工制造淀粉的主要原料是温室气体二氧化碳，这使得该技术对改善全球变暖问题也提供了帮助。目前1立方米大小的设备就能与我国5亩玉米地的产能划等号，未来完全实现车间制造粮食也并非不可能。

结语

人工制造淀粉可以作为一种替代传统农业的选择。传统农业对土地利用、化肥和农药使用等方面造成了温室气体排放和环境污染。通过减少对传统农业的依赖，我们可以降低与农业相关的温室气体排放，从而减缓全球变暖的进程。人工制造淀粉技术的发展和应用可能为这一转变提供了新的路径和解决方案。

而且人工制造淀粉利用光伏产业，用二氧化碳当原料，模仿光合作用将光能转化为化学能，这将有效减少温室气体的额排放。

人工制造淀粉的研究和开发过程还促进了技术创新和进步，从而对应对全球变暖问题产生更广泛的影响。通过不断探索和改进淀粉合成的方法和技术，我们可以为其他领域的碳捕集、碳利用和碳储存技术提供借鉴和启示。这种创新精神和技术进步不仅在改善全球变暖问题方面具有重要意义，还对推动可持续发展和构建低碳经济具有深远影响。

然而，我们也必须认识到人工制造淀粉的潜力和应用还需要进一步研究和评估。我们需要更深入地了解其环境影响、可行性和实际应用潜力，以确保其真正成为可持续发展的一部分。

粮食问题也许能很快得到解决，但解决全球变暖问题还需要全球范围内的合作和共同努力。人工制造淀粉仅是众多应对气候变化的技术和措施之一。我们需要综合考虑其他关键因素，如资源利用效率、生态影响和经济可行性，才能全面评估其对全球变暖问题的影响。只有通过协同行动，我们才能为未来创造一个更清洁、可持续和低碳的世界。