大約20億年前,藍藻開始利用光合作用的合成淀粉,如今天津港保稅區的實驗室里重新定義精準構型淀粉。2月24日,天津恒海開物工程科技有限責任公司(以下簡稱恒海開物)宣布,基于體外生物轉化(ivBT)新生物制造平臺,成功攻克精準構型淀粉的公斤級合成關鍵技術,這意味著人類能夠像“編程”一樣設計制造出自然界不存在的純直鏈淀粉分子,這一突破打破了延續億萬年的自然法則,更標志我國在生物基新材料、醫藥及高端食品領域邁出關鍵一步。
在植物界,淀粉始終以直鏈和支鏈混合的形態存在——即便經過基因改造的高直鏈玉米,直鏈淀粉含量也止步于80%左右。要獲得更高純度的產品,必須依賴耗時耗能的工業分離技術,不僅難以保證批次穩定,更無法獲得真正的100%純直鏈淀粉。為此,恒海開物研發團隊另辟蹊徑,李運杰博士領銜構建“多酶分子機器”合成高純度、窄分散、鏈長可控的精準構型淀粉。更關鍵的是,這一過程完全在水相中進行,不需要電能或光能輸入,摒棄了化學溶劑與高溫高壓條件,碳足跡大幅降低。
“這不是簡單的工藝優化,而是一場從源頭重構材料制造邏輯的革命。傳統方法在自然界的雜貨堆(混合淀粉)里,費力甄別、篩選那些稀有的古董項鏈(直鏈淀粉),結果參差不齊;我們挖掘改造出最堅韌的酶工匠(熱穩定酶),全新編程了設計圖(體外合成途徑),直接從珍珠原料(葡萄糖)開始,將其精準地串成一根根結構完美的線性定制項鏈。這不僅是生產效率的變革,更是從‘篩選自然’到‘理性設計’的范式跨越。”李運杰表示。在產品指標可定制的基礎上,目前團隊正在拓展其在手性藥物分離、聚集誘導發光材料、特種功能涂料等前沿領域的應用。
記者了解到,2026年是恒海開物的產品布局大年。除精準構型淀粉外,其L-阿拉伯糖非糧生物質高值利用項目將提前完成中試;新一代化妝品原料甘露糖六磷酸已有多家企業主動接洽;葡萄糖異構酶等固定化酶產品也進入樣品測試階段。
透視這一創新成果,是天津港保稅區的生物制造生態聚合效應的顯現。目前,保稅區匯聚了中國科學院天津工業生物技術研究所、國家合成生物技術創新中心等創新策源機構,涌現出二氧化碳人工合成淀粉、精準構型淀粉、健康糖等一批標志性產業化項目,著力打造“空港研發驗證、臨港中試規模化生產”的空間布局。
從0到1的基礎研究突破,從1到100的產業化落地,天津港保稅區正在打通生物制造的全產業鏈關鍵環節。當恒海開物的研發人員在水相溶液中調配出第一縷“漂亮”的精準構型淀粉分子時,他們制造的不僅是新生物基材料,更是一個百億級產業集群的嶄新支點。
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