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中國技術(shù)——讓世界再無(wú)饑荒成為可能
2023-09-20
民以食為天。淀粉，大家一定不陌生，在不同種類(lèi)的食物當中，淀粉都扮演著(zhù)非常重要的角色，它是玉米、大米、馬鈴薯、小麥等糧食作物的主要成分，是人類(lèi)飲食的主要成分和重要的能量來(lái)源。此外，淀粉也是非常重要的工業(yè)原料，廣泛用于造紙、紡織、服裝、塑料等領(lǐng)域。
人工合成淀粉登臺亮相
雖然淀粉應用廣泛， 但是其獲取方式長(cháng)期以來(lái)都是依靠綠色植物的光合作用固定二氧化碳，整個(gè)過(guò)程涉及60多個(gè)步驟，對溫度、濕度等外界條件都有較高的要求，太陽(yáng)能的能量轉化率很低。因此，近年來(lái)，為了更好面對可能發(fā)生的糧食危機，我國科學(xué)家一直致力于研究不依賴(lài)自然就能穩定產(chǎn)生淀粉的方式。歷時(shí)6年，我國于2021年9月在人工合成淀粉方面取得重大顛覆性、原創(chuàng )性突破一一國際上首次在實(shí)驗室實(shí)現二氧化碳到淀粉的人工全合成！該成果被國際學(xué)術(shù)界認為是影響世界的重大顛覆性技術(shù)。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，中國科學(xué)家采用了一種類(lèi)似“搭積木”的方式，通過(guò)結合化學(xué)催化和生物催化體系，實(shí)現了“光能一一電能一一化學(xué)能”的能量轉變方式，成功構建出一條從二氧化碳到淀粉合成只有11步反應的人工路徑。相比于自然條件下的60多步反應，大大提高了能量轉化效率與合成速度一一人工合成淀粉的能量轉化效率超過(guò)水稻玉米等自然農作物生產(chǎn)淀粉的3.5倍，速率達到8.5倍以上。人工合成淀粉與農作物淀粉還有著(zhù)一致的應用效果，卻能夠不受氣候和季節影響，直接跳過(guò)糧食生產(chǎn)周期，24小時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)。未來(lái)的人們，無(wú)論生活在沙漠、高山還是冰原，無(wú)論遭遇旱災還是洪水，都可以輕松地從工廠(chǎng)獲得源源不斷的糧食。
向“糧食危機”“全球變暖”說(shuō)拜拜
該項技術(shù)突破給人類(lèi)帶來(lái)的利益遠不止于此，除了緩解糧食短缺問(wèn)題，在很大程度上也同時(shí)緩解了全球變暖。二氧化碳的排放是造成全球變暖的主要原因，現在，人們正努力從植樹(shù)造林、使用清潔能源、節能減排等多方面降低二氧化碳的含量，而人工合成淀粉技術(shù)可以直接利用二氧化碳，效率遠高于植物。
長(cháng)遠來(lái)看，當前世界一部分不穩定因素依舊源自饑餓，這也是非洲戰亂的一大原因；北非的一些騷亂也來(lái)自食品價(jià)格問(wèn)題；甚至阿富汗的一些恐怖分子，也是因為饑餓和貧窮走上恐怖主義道路。這么說(shuō)來(lái),中國這項史無(wú)前例的突破性技術(shù)，無(wú)疑將在將來(lái)很大程度上緩解世界兩大主要難題一糧食與環(huán)境問(wèn)題。
然而，雖然目前科學(xué)家已經(jīng)在這項技術(shù)上取得了重大突破，但要想讓這項技術(shù)被廣泛應用，還有不少問(wèn)題需要解決，比如能量問(wèn)題。人工合成淀粉的過(guò)程需要大量的能量支撐，根據科學(xué)家的初步計算，只有二氧化碳合成淀粉的電能利用效率再提高數倍，同時(shí)淀粉合成的碳素轉化率再提高數十倍，人工合成淀粉才能大規模同大自然生產(chǎn)的淀粉相競爭。相信隨著(zhù)科技的發(fā)展，我國科學(xué)家們能夠研發(fā)出更多先進(jìn)的技術(shù)解決人工合成淀粉的能量需求問(wèn)題。讓我們期待這項技術(shù)在不久的將來(lái)能夠大規模普及，造福全世界！
如何檢驗淀粉的存在
我們都知道，淀粉屬于糖類(lèi)中的多糖，它遇到碘元素的時(shí)候，會(huì )發(fā)生反應，生成的化合物呈藍紫色。根據這個(gè)原理，我們只需往待測溶液中滴入碘液，如果溶液由無(wú)色變?yōu)樗{紫色，則說(shuō)明待測溶液中含有淀粉；如果只顯示出碘液的橙黃色，則說(shuō)明待測溶液中不含淀粉，如下圖所示。
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