纤维素“变身”淀粉实现近全碳转化 津企创新力量领衔产业化新突破

稿源:津滨网   编辑:高志翔   2025-12-12 14:49

津滨网讯(记者 单毅 张惺卓 王鼎鑫 摄影报道)日前,一则来自中国科学院天津工业生物技术研究所张以恒研究员团队的科技突破引发关注——纤维素全碳素合成淀粉的真实转化率提升至93.3%。这项被视为能增强国家粮食系统自主可控性的战略技术,已然加速从实验室走向生产线。在天津港保税区,一家名为天津恒海开物工程科技有限责任公司(以下简称“恒海开物)的初创企业,正肩负起这项技术产业化的重任,领衔产业化新突破。

长期以来,如何以来源广泛、储量丰富的非粮生物质(如秸秆等纤维素)为原料高效合成淀粉,是全球科学家竞相追逐的战略高地。面对这一世界性难题,张以恒研究员团队以源头创新的魄力,对传统技术路径进行了“系统性重构”,成功实现了纤维素的全碳素利用合成淀粉。

此项突破的核心在于三大创新的环环相扣。研究团队首先构建了一条全新的能量循环路径,通过创新设计葡萄糖回收与活化再利用机制,从根源上破解了碳损耗的难题,将理论淀粉得率从50%的天花板一举提升至100%。其次,团队打造了一个更稳定、高效的“酶工厂”,从特殊环境中筛选出一系列高热稳定性的新型酶元件,将反应温度提升至50℃,不仅反应速度更快,酶用量也大幅降低,为工业化放大扫清了关键障碍。最终,通过对反应体系的精密的“协同调控”,成功将理论优势转化为现实生产力,实现了93.3%的高效转化。

尤为重要的是,该技术不仅可以产出普通淀粉,还可以产出结构精准可控的高附加值淀粉,这些差异化结构赋予合成淀粉不同的性能优势,使其应用场景更加丰富,特别是在高端食品、医药和材料领域展现出独特潜力。以沙利度胺(即“反应停”)为例,该药本用于缓解孕妇呕吐,却因当初无法分离其中致畸的“有害手性分子”,导致全球上万名“海豹儿”出生的悲剧,这一教训让精准分离手性分子成为保障药物安全的核心需求。如今,利用此技术合成的超纯直链淀粉,分子量分布极窄,已成功应用于手性药物色谱分离填料,能够将沙利度胺等药物中的有效成分与有害异构体精准分离,有力推动了高端手性填料的国产化替代进程,展现了明确而即时的商业化价值。

该项研究成果获得了学界权威的高度评价。然而,科学突破的落地,还需要坚实的企业载体,恒海开物正是这样一座连接实验室与市场的桥梁。据悉,恒海开物依托中国科学院天津工业生物技术研究所、低碳合成工程生物学全国重点实验室、国家合成生物学技术创新中心成立,其核心团队成员曾深度参与了包括“纤维素全碳素利用合成淀粉”在内的秸秆制粮全套技术研发,积累了深厚的体外生物转化(ivBT)平台开发底蕴,因此恒海开物的技术背景,赋予了其超越单一产品的战略视野,且作为市场化主体能够高效整合产业链资源,未来将以市场需求为导向,与研究所合作推进相关技术成果转化与产业化落地。

企业的快速发展,离不开适宜的产业土壤。恒海开物等企业的发展恰逢天津港保税区全力打造生物制造先导区的战略窗口期。记者了解到,保税区在今年4月举行的“技术造物 创引未来”新闻发布会上,将恒海开物作为重点引进项目,与其签署了合作协议。在保税区科技局的主动对接与全程牵头推进下,该企业成功注册并落地空港经济区,并在研发基地选址、装修、入驻、应届毕业生人才补贴、高技术人才的职称评审、国高新申请等方面,都得到了保税区的大力支持,显著提升企业落地效率。

恒海开物相关负责人告诉记者:“我们企业的产品管线,紧密围绕大健康、生物制造材料与化妆品原料三大方向布局,并已确定了以L-阿拉伯糖、手性肌醇、合成淀粉、糖磷酸化物及葡萄糖二酸及其衍生物为代表的五个先导产品,它们不仅是市场所需,也是技术产业化的关键落点。目前,我们已在天津港保税区相关产业政策支持下,进驻2000平方米的定制厂房开展研发工作,未来还将在酶制剂柔性线、产品线等项目建设、应用场景开拓、市场准入等方面深入合作,开启以新生物制造平台ivBT“超限造物”新篇章。”

从实验室93.3%的转化率,到未来规模化生产的经济可行性,这不仅仅是一家创新型企业的产业化旅程,也是从实验数据到成果落地之间,从跨越“死亡谷”进军“达尔文海”的关键步骤,更是培育发展新质生产力的探索实践。

恒海开物在天津港保税区迈出的每一步,都在验证一个关乎国计民生的战略构想——利用中国每年约6亿吨的秸秆资源,通过生物制造开辟“第二农业”,相当于新增13亿亩耕地,它所带来的将不仅是商业成功,更是对粮食安全、饲料工业乃至整个生物制造原料体系的深刻重构。这场始于天津的冲刺,终点将是国家战略性新产业的高地。

“从0到10”的研发攻坚,和“从10到规模化”的产业,如今,天津港保税区正横跨这两大阶段。在保税区,一批由顶尖科学家创立的企业,正用科技创新引领产业创新,将一篇篇顶尖论文,转化为推动区域经济与未来产业发展的真实生产力,为区域经济高质量发展注入着强劲新动力。


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