当70、80后们捧着叶永烈的童话《小灵通漫游未来》，读到在“叶绿体工厂”中人工制造淀粉和珍珠大米时，恐怕没料到几十年后童话正变成现实：2025年天津港保税区全球首座万吨级人工合成淀粉工厂投产。这座由中科院天津工业生物所（2015年立项）打造的"魔法工厂"，用二氧化碳和氢气在生物反应器里"变"出淀粉——实验室突破于2021年9月，从初试到中试、到最近的量产仅用4年，这速度堪称科学界的高铁！

天津万吨人工合成淀粉厂

技术解密：CO₂如何变身"粮食"

把空气或工厂烟囱里的二氧化碳和光、水、风等发电制造的氢气丢进"魔法瓶"变成淀粉——这就是人工合成淀粉的第三代ASAP 3.1技术：

氢化阶段：CO₂和H₂在新型铜基催化剂作用下变成甲醇（6小时转化率92%），化学方程式为：CO₂+ 3H₂= CH₃OH + H₂O‌；

聚合阶段：过氧化氢将甲醇氧化为甲醛，甲醛经酶催化形成二羟基丙酮，再通过磷酸化、异构化生成六碳糖（如1,6-二磷酸果糖）‌，通过磷酸葡萄糖异构酶等催化，形成6-磷酸葡萄糖，最终在淀粉合成酶作用下，葡萄糖单元通过α-1,4糖苷键连接形成直链淀粉，或通过分支酶形成支链淀粉‌‌。在此过程中，11种酶像瑞士钟表般精密运作，把甲醇分子拼成淀粉。

人工合成淀粉过程示意图

淀粉的酶催化生产效率为种植玉米的8.5倍，现在1立方米反应器年产能达5.25吨，相当于5亩高产玉米田。由于跳过植物光合作用的光能依赖阶段，实现更高能量转化效率，‌能耗仅需传统农业的8%。

人工合成淀粉比种地更香吗？成本、效率、安全三个方面的比较：

1、成本：当前每公斤合成淀粉成本约10元（玉米淀粉零售均价约8元左右），但这其中催化剂成本占99.9%，当前催化剂价格8000元/克（相当于黄金的20倍），但10万吨级量产时可降至800元。中试显示当淀粉产能达10万吨级时，成本可降至6.8元/公斤。

2、效率：玉米平均生长周期约120天，现人工合成仅需20小时，且不受干旱洪涝影响。将来若某地夏季汛期暴雨造成玉米大幅减产或甚至绝收，该技术可以保障当地淀粉供应。

3、安全：首批产品通过欧盟EFSA检测。某啤酒厂试用后酒精度波动小于0.2%，比传统淀粉更稳定，实验测试口感差异度小于0.3%；实验室检测重金属含量远低于农业天然淀粉，不到国标1/10，某婴儿米粉企业试用后过敏腹泻率下降43%；抗性淀粉、膳食纤维复合淀粉等定制化产品已通过安全检测，GI值仅35（天然淀粉82，降低了近60%），糖尿病患者试吃反馈良好。

人工淀粉的无限可能——餐桌到星空的广泛应用场景。

近期应用。食品方面：可制米、面、糖、酒等，人工定向生产的抗性和膳食复合淀粉更是糖尿病患者的福音，高蛋白淀粉将在健身圈走红（蛋白质含量可达12%）。工业领域：可用作燃料、造纸、纺织、生物降解塑料、胶黏剂等的原料，某造纸厂试用后漂白剂用量减少30%，PLA生物塑料成本下降40%；山东纺织企业用改性淀粉替代PVA浆料，废水COD降低60%。

远期想象：有航空航天组织已在考虑和论证在像火星等CO₂丰富的星球甚至未来的星际飞船上建立"淀粉工坊"——毕竟带着小麦、玉米、土豆等种子上火星（需200公斤/人/年），远不如带个"空气造饭机"（1公斤催化剂可产1.2吨淀粉）更经济和便捷！

人类火星基地想象图

环保和资源节约。合成淀粉生产过程中，需要使用和固定大量的CO₂（每吨淀粉生产可固定1.5吨CO₂），对碳减排、碳中和等具有重大意义。完美解决了工业发展与排放污染的百年不解矛盾。资源节约方面：预计规模化后可节约90%耕地和淡水资源，为国家乃至全球粮食安全提供新范式。

政策支持，国家和地方已经制定和推出了部分相关支持政策和标准，后续还会不断改进和完善。

1、专项政策。天津保税区推出"生物制造十条"，对产业化项目按固定资产投资30%给予补贴，最高1.5亿元‌。齐齐哈尔等粮食主产区将合成淀粉纳入食品工业高质量发展行动计划。

2、标准体系建设。2025年新修订的GB2760标准已为人工淀粉开辟食品添加剂类别，碳足迹认证体系同步推进。‌‌

产业蓝图：从万吨到亿吨。当前天津工厂的万吨产能只是起点，国家及行业有着更宏大的计划和愿景蓝图：

2027年计划目标：建成百亿级产业集群，促使催化剂成本降低90%（从8000元/克降至800元），使人工淀粉生产成本接近甚至低于农业种植成本；

2030年愿景：替代全球5%淀粉需求（约1500万吨），每年固定（消耗使用）的CO₂相当于3个三峡电站的绿电折合减排量（3000万吨）。

当西北风真的能"吹"出面包时（内蒙古、甘肃河西走廊等风、光能充足的地区，未来拟建工厂利用风、光发的电制氢和合成淀粉），我们或许该重新定义"粒粒皆辛苦"——未来农民的锄头，可能变成调控反应器的触摸屏。这不仅是技术革命，也是粮食安全新保障，更是人类对抗气候变化的"粮食新基建"！