導讀

盤點近期的人類“黑科技”，“空氣變饅頭”必須算一個。

前不久，中國科學院天津工業生物技術研究所研究團隊宣布，已經在實驗室實現了“二氧化碳到淀粉的人工合成”。此消息一經發布引發廣泛關注：人工合成淀粉，是重大進展還是“水變汽油”？還有人調侃，既然空氣可以變饅頭，那么，喝“西北風”真能喝飽了？

今天，中國青年報社、中國科學院科學傳播局聯合推出沉浸式“前沿科學課”第一期，關注這一主題。在這里，中學生走進“人工合成淀粉”的實驗室“現場”，和科學家面對面對話，觸摸“二氧化碳變淀粉”這項最前沿的科學發現。

面對人工合成淀粉的突破

中學生有哪些奇思妙想？

科學家又如何趣味作答？

快看看第一期前沿科學課吧！

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·喝西北風不再是戲？

空氣變糧食是什么原理？

淀粉這么常見，為何還要費時費力合成呢？

淀粉是糧食的主要成分，同時也是重要的工業原料。但是糧食的價格不能反映糧食的價值。

糧食在大家都有的時候確實不是稀缺資源，但是一旦沒有，就只能投降了。

節目中，蔡韜老師演示淀粉遇堿變藍的過程

空氣變糧食，是如何實現的？

第一步要尋找可以合成淀粉的反應組合，實現“二氧化碳與淀粉的接龍”。第二步要找可以催化反應的酶催化劑，通過替換與改造打造淀粉生成的“和諧團隊”。第三步用“拼積木”的方式，將一個碳原子變成三碳化合物，再聚合成六碳化合物。最后將六碳化合物像“串糖葫蘆”穿在一起，就獲得了最終的淀粉。

科學家為同學們講解淀粉的人工合成過程

人工合成淀粉，效率高嗎，能超過大自然嗎？

高很多。

根據計算，人工合成淀粉的速度大概是玉米的8.5倍（按平均玉米產量計算），理論能量效率大約是玉米的3.5倍。按照目前實驗室的水平計算，1立方米反應罐年產淀粉相當于5畝土地的玉米淀粉產量，但是要想實現技術的應用還需要相當長的路要走，還有很多技術難關需要突破。

以后還需要農民種地嗎？

糧食危機將不復存在？

如果效率這么高，未來有一天，農民伯伯是否不需要種地了，全球的糧食危機也能得以解決？

首先淀粉并不等同于糧食，糧食中除了淀粉外還有蛋白質、油脂、維生素等營養成分。

其次，種地不僅生成糧食，還包括蔬菜、水果、油料等。因此，僅僅人工合成淀粉還不能替代種地，但是我們期望通過這樣的技術可以大幅降低種地的面積。

“捉住”二氧化碳，火星也能變地球？

星際旅行的糧食問題解決有望了，火星移民還遠嗎？

這一技術確實很容易和星際旅行聯系在一起。

一旦有了像淀粉、葡萄糖這樣的碳水化合物，就可以以其為原料進一步生產蛋白質、油脂、維生素，甚至燃料、材料單體等化合物，這些物質經過分解后再形成二氧化碳，進而形成一個類似地球生態圈的循環系統，實現星際條件下生命必需物資的循環供給。

有了這項技術，溫室效應是否將得以解決？

我們的技術對于解決溫室效應肯定是有幫助的，因為除了合成淀粉，我們的技術經過改造后也可以生產其它的化學品，為替代傳統的石化資源提供一條可能路線。但是僅僅靠這一個技術還是遠遠不夠，需要多個行業、多種技術一起才有可能解決溫室效應，比如說綠色能源技術。

·人工合成淀粉是什么味道？

距離量產還遠嗎？

人工合成淀粉跟自然淀粉一樣嗎，能做成饅頭、包子吃嗎，口感如何？

人工合成淀粉中人工指的是合成的過程，最終的產品和自然的淀粉是一樣的。

理論上是可以做成面條的，但是目前的成本還是太高了，有點吃不起。

距離能吃，距離量產還有多遠，我們年輕人未來能干什么？

主要的挑戰是降低成本，還需要比較長的時間，攻克更多技術難關。

事實上，蔡韜老師及其團隊6年只做了這一件事

整理了三十多本筆記

6年磨一劍

終于實現了“二氧化碳變淀粉”的“魔法”

希望年輕人能腳踏實地學好基礎知識，將學習過程和實際應用聯系起來。希望你們也投入其中，做對社會有幫助的事情。

今天的“前沿科學課”到這里就要告一段落了，但我們對科學的追問，并不會就此停下。

如果你也有好奇的問題，那就關注“來點科學”公眾號、“中青教育”B站號吧，在上面留言，中青報編輯部的哥哥姐姐們請科學家來解答。