第十八届上海国际淀粉及淀粉衍生物展览会

2021年9月，中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称天津工业生物所）一项突破性成果在国际学术期刊《科学》杂志在线发表——该团队首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的人工合成。

如今，论文第一作者、天津工业生物所研究员蔡韬入职该所已近10年。

2012年11月，天津工业生物所正式在天津港保税区空港经济区（以下简称空港）揭牌。“我是2012年最早一批来到这里的，大家当时戏言空港是真的‘空’，除了我们研究所，周围很多地方还是荒地。”蔡韬说。
“除了环境‘荒’以外，合成生物学当年在我国也刚起步不久，在世界上也是非常前沿的学科。我之前的研究都和微生物生理相关，偏基础研究，而天津工业生物所的定位要面向重大战略需求，融入国家产业发展，于是我就跨界到合成生物学的领域。”他说。
2015年，天津工业生物所提前布局，向“二氧化碳到人工合成淀粉”这一国家重大前瞻性、战略性科技问题发起“进攻”。围绕淀粉人工合成的核心任务，天津工业生物所总体研究部联合10余个研究组形成攻关团队，试着解析二氧化碳电氢还原等方面的“科学密码”。

“当时所里希望年轻人能承担这项重任。领导问我是否愿意做这个项目的项目经理，我觉得这个项目很有意义也很有挑战性，就答应下来。”蔡韬回忆。 虽然在接到任务的时候，蔡韬就有了“打硬仗”的思想准备。自然界的淀粉合成依赖植物光合作用，涉及约60步代谢反应以及复杂的生理调控。在实验室靠人工设计的路线达到同样的效果谈何容易。 2018年7月24日，也是人工合成淀粉的“诞生日”。那天蔡韬正在参加一个会议，手机收到了工作人员发来的照片。照片里有3个试管，其中两个试管里呈现蓝色。

“这是什么？”蔡韬问。
对方回复：“这就是我们想要做的人工合成淀粉。”
“看到‘淀粉蓝’，我知道，我们坚持的道路是正确的。虽然微弱，却代表了一种全新的可能。”蔡韬说，下一步他们只需要把效率进一步提高。

接下来的3年，蔡韬和团队把淀粉生产强度提高了136倍。这种人工方法生产淀粉的速率和能效超越了玉米等农作物，使工业化车间制造淀粉成为可能。 蔡韬入职10年来，用了近7年时间潜心攻关“淀粉人工合成”这一个项目。
“最难的时候是项目进行到第三年，始终没能打通这条路径，不知道我们之前所做的工作方向是不是正确的。”蔡韬坦言，天津工业生物所不只以发论文作为对研究人员的考核标准，这使研究人员可以心无旁骛地进行原始创新研究。
从2012年到2022年，天津工业生物所在实现原始突破的同时，在“从1到N”的应用转化方面也硕果累累。生物医药、化工、纺织、发酵等领域60余项转化成果记录了10年走过的历程。
蔡韬说：“接下来该是见证人工淀粉规模化‘蓝’图的时候了，我们正在努力提高淀粉人工合成的能量效率，尽快推进淀粉人工合成工程化示范进程。”
如今，国家合成生物技术创新中心在空港拔地而起，核心研发基地项目建成后，将加快引进合成生物领域科研团队和企业，打造国际尖端的生物科技研发平台，为产业发展提供源头技术供给，为科技型中小企业孵化、培育和发展提供创新服务，为支撑产业向中高端迈进、实现经济高质量发展发挥战略引领作用。