Tinh bột là thành phần quan trọng nhất của thực phẩm, thường được sản xuất bởi cây trồng bằng cách cố định carbon dioxide (CO2) thông qua quá trình quang hợp tự nhiên. Quá trình tổng hợp và tích lũy tinh bột trong tự nhiên liên quan đến hơn 60 phản ứng sinh hóa và điều hòa sin‌ּh l‌ּý vô cùng phức tạp.

Và tổng hợp tinh bột từ lâu đã là một vấn đề lớn được coi trọng trong lĩnh vực khoa học và công nghệ. Trước đây, các nhà khoa học của nhiều quốc gia trên thế giới đã tích cực tìm hiểu, thử nghiệm, nhưng gần như chưa tạo ra được bước đột phá thực chất và quan trọng nào.

Tuy nhiên, trong buổi công bố báo cáo khoa học trực tuyến mới đây diễn ra tại Bắc Kinh, các nhà khoa học Trung Quốc tuyên bố họ đã lần đầu tiên thành công trong việc chuyển hóa carbon dioxide thành tinh bột.

Mã Diên Hòa, một nhà nghiên cứu tại viện Công nghệ Sinh học Công nghiệp Thiên Tân, trực thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc, đã dẫn đầu một nhóm nghiên cứu bắt tay vào thiết kế và xây dựng một lò phản ứng tổng hợp. Nó cho phép tiến hành chu trình gồm 11 bước để thực hiện quá trình cố định cacbon không tự nhiên và tổng hợp tinh bột từ đầu, bằng cách sử dụng một phương pháp tương tự như khối lắp ghép. Đây cũng là phương pháp tổng hợp tinh bột từ khí CO2 được triển khai thực hiện lần đầu tiên trong quy mô phòng thí nghiệm.

Sử dụng công nghệ chụp cộng hưởng từ hạt nhân và nhiều phương pháp thử nghiệm khác, các nhà khoa học đã phát hiện thành phần cấu trúc của phân tử tinh bột tổng hợp được tương tự như thành phần cấu trúc của phân tử tinh bột tự nhiên.

Thử nghiệm sơ bộ trong phòng thí nghiệm cũng cho thấy hiệu suất của quá trình tổng hợp tinh bột gấp khoảng 8,5 lần so với sản xuấ‌ּt tin‌ּh bột trong nông nghiệp truyền thống. Trong điều kiện cung cấp đủ năng lượng và theo các thông số kỹ thuật hiện hành, về mặt lý thuyết, sản lượng tinh bột hàng năm của một lò phản ứng sinh học có dung tích một mét khối sẽ tương đương với sản lượng tinh bột hàng năm của 5 sào đất trồng ngô.

Mẫu tinh bột nhân tạo trưng bày trong phòng thí nghiệm của viện Công nghệ Sinh học Công nghiệp Thiên Tân. Ảnh chụp ngày 16/9.

Theo nhà khoa học Mã Diên Hóa, nghiên cứu này đã thiết kế và xác định ra một con đường tổng hợp chất không tồn tại trong tự nhiên, nhưng đồng thời lại hoạt động hiệu quả hơn các quá trình sinh học tự nhiên, vượt qua chặng đường kéo dài hàng trăm triệu năm tiến hóa. Bước đột phá này cũng mở ra một cơ hội cho việc sản xuấ‌ּt tin‌ּh bột trong các nhà xưởng và mở ra một lộ trình kỹ thuật mới để tổng hợp các phân tử phức tạp hơn từ nguyên liệu thô là carbon dioxide.

Các chuyên gia nổi tiếng quốc tế như Manfred Reitz, viện sĩ viện Hàn lâm Khoa học Đức, và Jens Nielsen, giám đốc của viện BioInnovation Đan Mạch, đều lên tiếng đánh giá cao thành tựu này. Họ tin rằng đây là một bước đột phá lớn, giúp nâng cao nghiên cứu trong lĩnh vực này và đưa nó tiến một bước dài về phía trước.

Zhou Qi, Phó chủ tịch Học viện Khoa học Trung Quốc, cho biết kết quả vẫn đang trong giai đoạn thí nghiệm và vẫn còn một chặng đường dài để áp dụng vào thực tế. Việc tiếp theo cần phải làm là chuyển đổi từ khái niệm "0 đến 1" sang "1 đến 10" càng sớm càng tốt.

Một nhà nghiên cứu trình bày ống nghiệm chứa mẫu tinh bột tổng hợp trong phòng thí nghiệm. Ảnh chụp ngày 16/9.

Mục tiêu tiếp theo của nhóm nghiên cứu khoa học là tiếp tục khắc phục những vấn đề cơ bản như thiết kế và điều chỉnh hệ thống sinh học nhân tạo để tổng hợp tinh bột. Đồng thời, họ cũng phải tìm cách phát huy kết quả nghiên cứu để đưa vào ứng dụng trong công nghiệp, sao cho tính khả thi về kinh tế của việc tổng hợp tinh bột trong tương lai sẽ gần với trồng trọt trong nông nghiệp.

Thông tin về đột phá trong nghiên cứu khoa học này đã thu hút sự quan tâm đông đảo của cộng đồng mạng Trung Quốc, với rất nhiều bình luận tích cực.

"Khoa học viễn tưởng trở thành hiện thực"

"Gió tây bắc thực sự có thể uống được trong tương lai"

"Hôm qua tôi nghe nói Israel làm thịt bò nhân tạo, hôm nay Trung Quốc đã có thể tổng hợp tinh bột. Thế giới sẽ ngày càng tuyệt vời hơn."

"Giờ chúng ta có thể cô lập carbon nhân tạo để giải quyết hiệu ứng nhà kính không?"

"Trong tương lai, có thể kỳ vọng ngành công nghiệp này sẽ trực tiếp sản xuất ra một lượng lớn lương thực với tốc độ cao. Đây là một bước đột phá về công nghệ có tác động lớn đến sự tồn tại và phát triển của toàn nhân loại".