全球人口快速增长和气候变化可能引发新的粮食危机。将农业废弃物资源高效转化为人造粮食是缓解粮食危机的重要途径，将非食用植物的纤维素转化为可食用的淀粉是其中重要方法之一。

中国科学院天津工业生物技术研究所体外合成生物学中心研究团队和中国农业科学院生物技术研究所研究团队合作，基于合成生物学，研究开发了一种玉米秸秆高效合成人造淀粉和微生物蛋白的新技术。该研究利用包含纤维素降解酶和淀粉合成酶的体外多酶分子体系，与酿酒酵母进行生物转化，把玉米秸秆中的纤维素高效酶水解合成人造淀粉，同时在有氧条件下低成本发酵生产微生物蛋白。该研究成果于2023年1月30日发表在《科学通报（Science Bulletin）》上。

该研究实现了最关键的两个技术突破：

一是低成本制备胞内重组酶，团队改造了重组酶表达菌株，使用廉价无机氮源和葡萄糖培养基，以超高密度进行微生物培养，将关键重组酶生产成本降低到接近最低理论值，实现每公斤重组酶（干重）生产成本仅250元，相对于实验室摇瓶发酵和常规酶纯化技术，降低酶成本100万倍左右 ；

二是在利用现有低成本纤维素酶的基础上，采用新技术去除β-葡萄糖苷酶后即可高效、稳定可控地水解纤维素，其成本相较昂贵的纯化纤维素酶降低近100万倍 。

采用该方法以秸秆为原料生物转化淀粉成本较低，且实现农业废弃物高效利用，有望满足人造淀粉和微生物蛋白生物合成的经济性要求，可为实现未来粮食安全提供新的方向。