不断增长的人口数量和食物消耗量预示着，至2050年全球对食物的需求将增长50%～100%，全球30%的耕地和70%淡水资源将用于满足全球70亿人口的口粮。淀粉是人类食物中的一个重要成分，因为人类所摄入的碳水化合物几乎一半都来自于淀粉，提供了人类所需能量的50%～60%。而纤维素是维持植物细胞壁的主要成分，也是地球上最多的一种碳水化合物。每年农作物所产出的纤维素量约是淀粉的40倍。此外，纤维植物以及生物能源植物往往能生长于低质量的土壤中，且所需的投入(例如肥料、杂交、除虫等)也较少。相反，那些富含淀粉的农作物则需要高质量的土壤以及足够的投入才能实现高产。但富含纤维素的植物一般只能作为饲料喂养牲畜。如果能够经济合理地将纤维素转化为淀粉，就能给农业带来革命，同时还能维持生物多样性，减少农业对环境的破坏。

    最近，科研人员发现了一种能将纤维素转变为淀粉的酶转化法，能通过一种人工合成的酶催化途径将预处理的生物量转变为淀粉。该酶催化途径包括来自细菌、真菌和植物的4种酶：内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、纤维二糖磷酸化酶和α-葡聚糖磷酸化酶。土豆α-葡聚糖磷酸化酶中的一个特殊的多肽帽对于将纤维素部分水解所产生的一个中间产物转变为直链淀粉至关重要。纤维素中有高达30%的脱水葡糖被成功转变为淀粉，而剩余的纤维素则被水解为酵母生成乙醇所需的葡萄糖。此外，由此转化而来的直链淀粉在消化过程中并不会被淀粉酶完全水解为葡萄糖，因而它既能充饥又具有纤维素的清肠功效，这将有助于大大降低肥胖和糖尿病的发病率。

    一旦这种酶转化方式能投入大规模生产，必将能解决食物、生物能源和环境之间的难题。(作者：沈颖)

参考文献：《Proceedings of the National Academy of Sciences》2013;110:7182-7187