中国再创世界第一,颠覆性“粮食革命”,大幅提升粮食产量

观今言史啊 2024-08-23 18:00:49

文|观今言史

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“民以食为天”,这句古语家喻户晓,体现了粮食的重要性,人类为了生存,都得想办法填饱肚子,但在过去百年前,老百姓要想每天“吃饱饭”,那真就跟做梦一样。

如今时代不同了,虽然国外纷纷扰扰,争执不断,有一些贫民甚至每天生活在战乱中,食不果腹,但对生长在强大祖国的我们而言,“吃不饱饭”似乎已经成为过去式。

即便如此,我们依然需要牢记“一思一饭当知来之不易”,需要珍惜粮食。

最近这些年,想必不少人都感觉到,全球各地极端恶劣天气发生的概率明显提高,台风、暴雨、地震、寒潮等灾难性天气时常出现。

就拿河南“农业大省”来举例,多地出现高温少雨天气,庄稼地里的作物严重缺水,农民就需要顶着大太阳给作物浇水,否则就有影响庄稼收成,甚至可能“颗粒无收”。

可到了7月份,河南又经历了8轮次暴雨,一时间许多地方庄稼地都被淹了,严重影响农作物生长和产量。

粮食作物生长极其依赖合适的土地与天气,然而频发的极端天气又会影响作物收成,这可是真是个大难题。

那有没有一种可能,未来粮食的生产不需要土地,也不受限于天气呢?这听起来似乎是个“玩笑话”,但这并非不能实现。

就在8月6号,新华网发表了与“人工合成淀粉”有关的文章,科研工作者们通过努力,让“二氧化碳合成淀粉”技术再次实现突破,这个颠覆性的“粮食革命”,能够大幅提升粮食产量,那这到底是咋回事呢?

人工合成淀粉技术原理

高中化学课本中,我们能够学到许多气体、金属或其他物质的化学方程式,而二氧化碳又是空气中最常见的一种化合物,由一个碳原子与两个氧原子构成,那它与淀粉有什么关联呢?

作为大米、面粉中的主要营养素,淀粉主要是由碳、氢、氧三种原子构成,别看构成简单,但合成起来却十分费劲。

日常生活中,我们所食用的淀粉基本上是从植物种子或块茎当中提取出来的,它的合成主要是植物通过光合作用,将空气中二氧化碳、水转化为葡萄糖,然后经过复杂的代谢过程,慢慢积累形成的。

如今科研工作者们创造出来的“人工合成淀粉”技术,就可以将二氧化碳转化为淀粉,那这是什么原理呢?

他们先是用化学催化剂将二氧化碳还原成甲醇等含碳化合物,然后再用生物酶催化剂,将甲醇逐步转化成为淀粉,这个过程不需要舒适的阳光,也不需要肥沃的土壤,更重要的是能大大缩短时间。

想想看,从植物中获取大量淀粉,需要播种大片农作物,还要等待100多天,作物才能成熟,然后提取其中的淀粉物质,反观“人工合成淀粉”,就能省下不少时间与资源,你说厉不厉害。

相较于玉米淀粉而言,“人工合成淀粉”具有许多优势,它将原本植物复杂的合成代谢,通过化学反应进行简化,大大提高了合成效率。

当然了,文章开头提到了极端天气,也不能影响“人工合成淀粉”的产量,毕竟它只需要在实验室里进行反应,不受天气、气候等因素的影响,如果技术成熟的话,未来或将实现工厂化,进一步提高粮食产量。

突然意识到,二氧化碳是全球气候变化的主要因素之一,如果将二氧化碳转化为粮食,那就大大减少它的排放,会不会在一定程度上改善环境呢?

事实上,早在2018年我国就已经成功将二氧化碳转化为淀粉,那时候属于“人工合成淀粉1.0版本”。

如今六年时间过去了,科研团队始终没有放弃这一领域的探索,实现一个又一个突破,相较于1.0版本生产强度而言,已经提高了整整136倍,人工淀粉合成速率也来到玉米淀粉合成速率的8.5倍,这是何其夸张啊。

但这一路上的艰辛,恐怕只有亲身经历过、为之努力过的研究人员才懂得,这个具有战略意义的项目,或将在未来改变人类的生活。

攻克关键技术

“人工合成淀粉”项目是在2015年正式提出的,当时一位名叫“马延和”的科学家在乘坐高铁时,脑海中突然萌生出一个念头:当今世界面临气候变化、粮食安全以及能源资源短缺等挑战,那能不能将二氧化碳转化为对人类有意义的物质呢?

他想到了二氧化碳的构成,想到了人类吃的粮食,就在一瞬间,“人工合成淀粉”的构想迸发出来,理论上来说是可以实现的。

马延和提出了这一理念,但却受到许多人质疑,毕竟影响淀粉合成的因素有很多,在此之前也没有成功的案例。

面对外界质疑,马延和并未放弃,而是认真思考身边人提出的一系列问题,他知道很难很难,但还是想试试,如果模拟自然界淀粉合成过程,能不能实现“人工合成淀粉”呢?

后来,身边科研工作者蔡韬受到邀请,从事“人工合成淀粉”项目研究中,他想挑战一下别人没做成的事。

就这样,科研团队经过不断尝试,经历了一次又一次失败,攻克了一个又一个难关,终于在2018年见证了奇迹发生。

当试管出现一抹“淀粉蓝”时,科研人员内心无比激动,虽然产量很少,但却表明此技术是可行的。

科研团队重拾信心,后来建成了百升级、吨级中试装置,再次将提高了淀粉产量与生产效率。

当然了,试验产出的淀粉想要投入市场,必然需要进行一系列试验,只有符合食品安全标准并且无危害的淀粉,才算真正成功。

“人工合成淀粉”的安全我们必须放在心上,它或许会成为破解粮食难题的突破口,也会给人类粮食带来希望。对于这件事,各位是如何看待的呢?

参考资料:

人工合成淀粉,技术造物新突破.2024-08-06 07:07·新华网

中科院天津工生所马延和:二氧化碳人工合成淀粉吨级中试装置建成.2023-05-28 20:44·新京报

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