2023年1月6日，中国农业科学院生物所微生物蛋白设计与智造创新团队与中国科学院天津工业生物技术研究所合作，开发了一种利用玉米秸秆高效生物合成人造淀粉和单细胞蛋白的新技术，进一步降低了人造淀粉的生产成本，为粮食生产提供了新的途径。相关研究成果以“Biosynthesis of artificial starch and microbial protein from agricultural residue”为题在线发表在国际顶级期刊 Science Bulletin （Q1，IF: 20.577）上。

农科院生物所张伟研究员和中科院天津工生所张以恒研究员和马延和研究员为论文共同通讯作者，农科院生物所徐欣欣副研究员为论文第一作者。

本研究创建了一种使用现有且丰富的农业废弃物（玉米秸秆）高效合成人造淀粉和微生物蛋白的新技术，利用包含纤维素降解酶和淀粉合成酶的体外多酶分子体系，与酿酒酵母进行生物转化，可以把玉米秸秆中的纤维素高效酶水解合成人造淀粉，同时在有氧条件下低成本发酵生产微生物蛋白。

这种新方法首次创建了从商业化纤维素酶中去除β-葡萄糖苷酶的高效纤维素降解及纤维二糖生成技术，能有效控制和降低纤维素酶成本，同时利用底物穿梭效应减少产物抑制，提高纤维素酶水解能力。而且，整个生物制造过程中无需辅酶和能量输入，没有糖损失以及设备投资小，为满足人造淀粉和微生物蛋白生物合成的经济性要求提供了可能。

动物试验表明，人工直链淀粉的消化导致血糖水平缓慢且相对较小的变化，这表明它可能是一种预防肥胖和糖尿病的新型保健食品成分。

结论

这项研究中，纤维素消化率达到了89.0%，远高于预处理玉米秸秆最初的14.7%；根据实验数据，一公吨玉米秸秆可以生产93.75公斤淀粉和80.75公斤蛋白质；微生物蛋白是在有氧条件下合成的，使用好氧发酵可以将微生物蛋白质产量提高 5-10 倍；从农业废弃物中生产人工饲料（即人工淀粉和微生物蛋白）的酶成本降低了大约 1,000,000 倍。

为了满足未来的全球粮食安全和可持续性需求，该研究提出了一种开箱即用的解决方案，将这种生物精炼技术与农业废弃物的利用以及在边际土地上种植专用生物质多年生植物相结合。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.01.006