预计到2050年全球人口将膨胀到90亿，农业生命科学与工程学院生物系统工程学副教授Y.H. Percival Zhang带领的科研人员所研究的项目，就是为了应对这个不断增长的人口需求。淀粉是人类膳食中最重要的组成，提供的能量占我们日常卡路里摄入量的20%-40%。

本周美国科学院发行的《明日新闻》发布了这项研究。

纤维素是植物细胞壁的支撑材料，也是地球上最常见的碳水化合物。这项新研究开启了一扇大门，即任何植物都可能用来生产食物，降低了作物在有价值土地上生长的需求，即减少了所需的化肥、农药和大量的水。Zhang的团队生产的淀粉是直链淀粉，这种线性抗性淀粉在消化过程中不易被分解，是一种良好的膳食纤维来源。它已被证实能降低患肥胖症和糖尿病的风险。

这一发现有望在许多领域得到应用不仅仅是食品系统。

Zhang表示：“除了作为一种食物来源，这类淀粉还可用来生产可食用薄膜，用于生物可降解食品包装。它甚至能作为高密度氢储存载体，解决与氢储存及分布有关的问题。”

Zhang利用一种新方法将纤维素转化为直链淀粉，这个方法涉及到串联酶。

Zhang说：“纤维素和淀粉具有相同的化学式，不同的是化学键。我们用一种酶串连反应分解纤维素的键，使它们重新组合为淀粉。”

新方法能从非食品植物材料中提取纤维素，如玉米秸秆，能将30%的纤维素转化成直链淀粉，并将残留物水解为葡萄糖，用于乙醇生产。玉米秸秆由茎、叶和壳组成，这种壳是玉米穗收割后的残留物。

这种生物过程称为“同步酶生物转化和微生物发酵”，能轻易扩大到商业生产中。由于不需要昂贵的设备、高温或化学试剂，也不产生任何浪费，所以它是环境友好型。关键酶被稳定在磁纳米颗粒上，很容易被磁力回收。

Zhang设计了该实验，并构思了纤维素转化成淀粉的概念。他和弗吉尼亚理工大学访问学者Hongge Chen是纤维素变为淀粉生物转化的发明者，这涉及到一个临时专利申请。Chun You是弗吉尼亚理工大学的中国博士后，和Chen一起担当了大部分的研究工作。

该项目主要由弗吉尼亚理工大学生物系统工程学院提供资金支持。额外的资源由弗吉尼亚理工大学农业及生命科学学院的生物设计及生物工艺研究中心、Shell GameChanger项目、美国生物能源科学中心、化学科学部、地球科学及生物科学部、能源部的基础能源办公室提供。中国奖学金委员会给予Chen部分资助。