用空氣造糧食?中國跨出了人造糧食的第一步,將給全球帶來什麼影響?

資訊     2021年10月13日

中國科學院天津工業生物技術研究所在9月24日的科學期刊上發表了重要成果,成功實現用二氧化碳合成澱粉,這對於中國乃至全球來說都是一次顛覆式突破,甚至連美國專家都因為中國成功研發出人造糧食心服口服。那麼合成澱粉和普通澱粉有什麼區別呢?中國科研人員成功研發出合成澱粉一事又會對國家、世界產生怎樣的影響?

用空氣造糧食?中國跨出了人造糧食的第一步,將給全球帶來什麼影響?
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澱粉又被稱為碳水化合物,是我們日常生活中攝入熱量的主要來源,不過長久以來,我們都只能靠植物通過光合作用合成澱粉,無法人為干預。直到如今,我國科研人員能夠用二氧化碳合成澱粉,才讓人造糧食有了真正的可實行性。另外,雖然人工澱粉和植物自然形成的澱粉所經歷的生產過程不同,但兩者的構成沒有太大的區別,甚至是合成澱粉有更多明顯的優勢,這也已經通過核磁共振檢測進行了證明,比如,人工合成澱粉的效率要比植物合成澱粉快得多。根據發展,人工合成澱粉只需要經歷11個步驟就能達到目標,而且前後優勢也只需要11天。相比之下,植物在合成澱粉的時候需要經過60多道代謝反應和生理調控,在這期間還需要被精心照料,消耗大量的肥料,水等各類資源,所需要的時間也要比人工合成澱粉的時間高出許多,要達到100-120天。關於這一點,研究人員也給出了一組數據,在能量充足的情況下,1立方米大小的生物反應器年產澱粉量相當於五畝土地玉米合成的澱粉量,所以也難怪有人將中科院此次獲得的成就與我國之前首次完成人工合成結晶牛胰島素相提並論,因為這兩件事情對相關產業的影響是顛覆性的,意義重大,不容忽視。因此,美國工程院院士尼爾森等許多國際知名學者都對中國的這項研究很感興趣,做出了高度評價。

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既然人工合成澱粉的速度要比植物合成澱粉的速度更快,所以只要這項技術能夠被應用到實際生產中,就可以減少糧食危機發生的幾率。其實世界各國的發展程度差距很大,不誇張地說,美國一些底層民眾甚至要比非洲國家的一些貧窮落後國家的上流階層的生活質量更好。根據糧農組織所發布的報告顯示,在2020年全球有8.11億人處於飢餓狀態,這比2019年的數據多出了1.61億人,至於沒能獲得充足食物的民眾數量則是達到了23.7億人。較2019年相比,增加了3.2億,所以如何解決糧食危機一直是國際上關注的重點問題,而人工合成澱粉的出現則讓這個問題迎刃而解。因為人工合成澱粉的生產效率足夠高,只要能夠大規模生產,就可以把糧食的價格降得更低,讓更多貧困國家的民眾滿足吃飽飯的夢想。需要注意的是,2020年的飢餓人口數量之所以會比2019年多出1億多人,是因為各地的戰爭還沒有結束,同樣也是因為疫情的突然爆發以及各種極端天氣的出現,嚴重影響了各國家的糧食收成。

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事實上,這也是人工合成澱粉與種植糧食的區別之一,因為人工合成澱粉不依賴於自然環境,不管外部環境有多麼惡劣,只要能夠為其提供原料以及相關的反應條件,按照規則進行操作,就能夠生產出澱粉,並且還能夠直接估算出生產的數量,不會有太大的偏差。對比之下,如果是進行傳統的農業生產,就必須考慮外界環境帶來的影響,比如之前在世界各地蔓延的蝗災,還有如今部分地區頻繁的,有些反常的雨水都在極大程度上影響了最終的糧食產量。再加上疫情之後,國際貿易市場的波動比較大,糧食的價格也隨之起起伏伏。可如果在這種情況下選擇了人工合成澱粉的話,就不會有那麼多影響糧食價格的外界條件,貧困國家的民眾也就有了機會吃到飯,因此人工合成澱粉在解決全球糧食危機的問題上有著至關重要的作用。當然,雖然根據核磁結果顯示核生澱粉與植物自然生成的澱粉沒有什麼區別,但也有不少人擔心這種合成澱粉會不會存在著其他沒有被及時發掘出來的隱患。可就算是出於這方面的顧慮,讓我們不敢直接食用合成澱粉,但我們也可以用其替代一部分糧食當做工業原料或者是飼料,這樣也可以在極大程度上緩解糧食不足的問題,能夠讓更多的民眾擺脫糧食短缺的困境。

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此外,在中科院成功合成人工澱粉之後,也有很多人將其與其他高精尖的技術聯繫在了一起,比如航天發展。如今人類除了缺乏更先進的航空航天技術之外,在探索太空中遇到的最大阻礙之一就是後勤保障,但人工合成澱粉能夠直接將糧食生產從農業化轉向工業化,所以等到技術成熟之後,也完全可以直接在太空艙里安裝人工澱粉生成器,保障航天員的基本飲食需求。而且我們不要忘了中科院此次用於合成人工澱粉的原料是二氧化碳,這也就是說,一旦可以大量投產,人工合成澱粉就需要更多的二氧化碳作為原料,這樣就在極大程度上解決了溫室效應等問題,畢竟隨著人類的飛速發展,二氧化碳等溫室氣體的排放量越來越高,這也一直是國際環境組織關注的重點問題之一。換句話說,我國所研發的人工合成澱粉不僅可以解決當前的糧食問題,也有利於環保事業的進一步展開,減緩愈發嚴重的溫室效應可謂是一舉兩得的好事情,讓地球環境變得更適合人類生存,讓更多的民眾能夠吃一頓飽飯,這樣也就減少了一些不必要的衝突,有利於各國的發展。只不過,雖然成功合成人工澱粉對農業乃至其他領域的發展都有著重要意義,但我們目前對相關領域的研究還處於初步階段。

用空氣造糧食?中國跨出了人造糧食的第一步,將給全球帶來什麼影響?
用空氣造糧食?中國跨出了人造糧食的第一步,將給全球帶來什麼影響?

隨著人口數量的不斷地增加,在多年之前就已經有不少國家對合成人造食物的研究產生了興趣,但這件事情聽起來簡單,實際操作難度很大,所以大部分國家都只是為了這個項目進行了大量投資,最後卻沒有得到任何回報。事實上,這也是各國在搞科研時的常態,畢竟每一個科研項目的成功都一定會伴隨著無數次的失敗,這是不可避免的情況。我國的科研團隊是從2015年開始涉足相關領域的研發,如今經過了六年的努力才小有成就。根據相關專家的說法,如果能夠大規模地推廣人工合成澱粉的話,將有可能節約90%以上的耕地以及淡水資源,還可以在極大程度上避免農藥等其他化學產品對環境造成的破壞。但也正是我們分析的那樣,現在我國對人工合成澱粉的研究還處於初級階段,屬於完成了從沒有到有的摸索和突破,可如果想要批量生產人工合成澱粉的話,還需要更多的精力和時間。因為如果想要讓這項技術普遍化,就必須進一步降低生產成本和生產難度,不能夠只在要求嚴格的實驗室中合成人工澱粉,而且還要根據不同的需求進一步改善技術,使最終生成的澱粉具備由於植物自然合成澱粉的特點,這樣在推廣人工澱粉的時候會更加便利。