我國科學家實現從二氧化碳到糖的精準全合成

(資料圖)

本報天津8月17日電 （記者靳博、李家鼎）記者從中國科學院天津工業生物技術研究所了解到：日前，該所科學家成功構建了靈活性、高效性和多功能性的人工生物系統，首次實現了多種己糖從頭精準合成，為擺脫自然合成途徑、利用二氧化碳創造多樣的糖世界提供了可能。8月16日晚間，研究成果在權威刊物《科學通報》發表。

糖是人類生命活動及日常生活中的重要物質，也是當今工業生物制造的關鍵原材料。己糖是在自然界廣泛分布、與機體營養代謝最為密切的糖的統稱。傳統提取糖的方式為“二氧化碳—生物質資源—糖”，這種方式受制于植物光合作用的能量轉換效率，也面臨著土地退化和短缺、生物系統退化、全球氣候變暖的極端天氣和自然災害的威脅挑戰。

本次技術攻關歷時2年多完成，中國科學院天津工業生物技術研究所與中國科學院大連化學物理研究所合作，設計了化學—酶耦聯的非天然轉化途徑，工程化設計改造酶蛋白分子的催化特性，實現了精準控制合成不同結構與功能的己糖。實驗室內，生成糖的反應時間約為17小時，每升每小時合成糖的重量為0.67克，是目前人工制糖路線中碳轉化效率的最高水平。

“我們設計了一個從頭開始合成糖的新路徑，解決了糖的合成不可控的難題?！敝袊茖W院天津工業生物技術研究所所長馬延和介紹，二氧化碳生物轉化利用，是中國科學院天津工業生物技術研究所長期堅持的科研方向。本次研究成果是在二氧化碳合成淀粉基礎上的一個重大突破，顛覆了依賴糖生物質資源轉化制備復雜糖分子的范式，提供了一種靈活的、可拓展的糖制造模式。未來，所獲得糖可作為原料應用于食品、醫藥等領域，還可作為工業生物制造關鍵原材料合成其他化學品，進一步滿足人類的其他物質需求，從而為負碳物質合成提供原料供給。但目前，距離工業化生產還有很長的路要走，仍需要解決相關科學與工程技術問題。

德國科學院院士曼弗雷德·雷茨就相關成果給出評價稱，將二氧化碳轉化為碳水化合物非常具有挑戰。成果在這一競爭性研究領域提供了一種靈活性、多功能性和高效性糖合成路線，為綠色化學打開了一扇門。

《 人民日報 》（ 2023年08月18日 第 10 版）

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