該研究由張以恒（Y.H.Percival Zhang）領導,，他是農(nóng)業(yè)與生命科學學院及工程學院的生物系統(tǒng)工程學副教授,。預計到2050年，地球人口將突破90億,，而淀粉是人類食物中最重要的成分之一,，提供了日常攝入熱量的20%～40%。張教授帶領的研究團隊或將幫助解決全球所有人口今后的溫飽問題,。
該研究的成果本周已在《美國國家科學院院報》（PNAS）的預覽版上發(fā)表,。
纖維素是植物細胞壁的重要組成物質，也是地球上最普遍的碳水化合物,。這項新技術打開了一扇可以用任何植物制造食物的大門,，以此減少對糧食作物的需求，進而減少種植作物所需的土地資源,、肥料,、殺蟲劑和大量的灌溉用水。張教授的研究團隊制備的是直鏈淀粉,，這種線型淀粉在消化過程中不會被降解,，是食用纖維的優(yōu)質來源。已有研究證明,，直鏈淀粉能降低肥胖和糖尿病的患病風險,。
這一發(fā)現(xiàn)有望在許多方面得到應用，而不僅是糧食系統(tǒng),。
“除了作為食物來源,，淀粉還能制造可食用且可生物降解的透明保鮮膜，用于食品包裝,，”張教授表示,。“它甚至可以作為高密度氫氣的存儲載體，這樣可以解決氫氣儲存和配送的問題,。”
張教授等人使用了一種全新的加工方法,，其中包括采用級聯(lián)酶將纖維素轉化成直鏈淀粉,。
“纖維素和淀粉具有相同的化學式，”張教授說,。不同的只是化學鍵,。我們的想法是用酶級聯(lián)反應使纖維素的化學鍵斷裂，然后重新組合為淀粉,。”
新方法從非食品的植物（如玉米秸稈,，即玉米收獲后留下的莖、葉及外皮）中提取纖維素,，將其中約30％轉換成直鏈淀粉,，其余的水解成葡萄糖，生產(chǎn)乙醇,。而且,，這一過程對任何植物纖維素都奏效。
這種生物過程被稱為“酶法生物轉化與微生物發(fā)酵同步法”（simultaneous enzymatic biotransformation and microbial fermentation）,，很容易進行工業(yè)性大規(guī)模生產(chǎn),。并且，該過程對環(huán)境無害,，因為它不需要昂貴的設備,，高溫加熱或化學試劑，不會產(chǎn)生任何廢物,。反應中關鍵的酶會固定在磁性納米粒子上,，反應結束后可以很容易地用磁場回收。
張教授設計了這項實驗,，構想了“纖維素—淀粉轉化”的新概念,。他與弗吉尼亞理工大學的訪問學者亨基·陳（HonggeChen）是纖維素—淀粉生物轉化過程的發(fā)明者。目前,，這項發(fā)明正在進行臨時專利申請,。弗吉尼亞理工大學的中國博士后游春（ChunYou）同張教授一起完成了大部分的研究工作。
研究由弗吉尼亞理工大學生物系統(tǒng)工程部資助,。額外的研究資源由弗吉尼亞理工大學農(nóng)業(yè)與生命科學學院的生物設計與生物過程研究中心（Biodesign and Bioprocessing Research Center）,、殼牌Game Changer計劃（Shell Game Changer Program）、美國能源部生物能源科學中心（U.S.Department of Energy BioEnergy Science Center）以及能源部中化學,、基因科學,、生物科學分部、基礎能源辦公室提供,。亨基·陳的部分研究資金還來自中國留學基金管理委員會的支持,。（生物谷 Bioon.com）
