我国实现从二氧化碳到糖的精准全合成

靳博　李家鼎

记者从中国科学院天津工业生物技术研究所了解到：日前，该所科学家成功构建了灵活性、高效性和多功能性的人工生物系统，首次实现了多种己糖从头精准合成，为摆脱自然合成途径、利用二氧化碳创造多样的糖世界提供了可能。8月16日晚间，研究成果在权威刊物《科学通报》发表。

糖是人类生命活动及日常生活中的重要物质，也是当今工业生物制造的关键原材料。己糖是在自然界广泛分布、与机体营养代谢最为密切的糖的统称。传统提取糖的方式为“二氧化碳—生物质资源—糖”，这种方式受制于植物光合作用的能量转换效率，也面临着土地退化和短缺、生物系统退化、全球气候变暖的极端天气和自然灾害的威胁挑战。

本次技术攻关历时两年多完成，中国科学院天津工业生物技术研究所与中国科学院大连化学物理研究所合作，设计了化学—酶耦联的非天然转化途径，工程化设计改造酶蛋白分子的催化特性，实现了精准控制合成不同结构与功能的己糖。实验室内，生成糖的反应时间约为17小时，每升每小时合成糖的重量为0.67克，是目前人工制糖路线中碳转化效率的最高水平。

“我们设计了一个从头开始合成糖的新路径，解决了糖的合成不可控难题。”中国科学院天津工业生物技术研究所所长马延和介绍，二氧化碳生物转化利用，是中国科学院天津工业生物技术研究所长期坚持的科研方向。本次研究成果是在二氧化碳合成淀粉基础上的一个重大突破，颠覆了依赖糖生物质资源转化制备复杂糖分子的范式，提供了一种灵活的、可拓展的糖制造模式。未來，所获得糖可作为原料应用于食品、医药等领域，还可作为工业生物制造关键原材料合成其他化学品，进一步满足人类的其他物质需求，从而为负碳物质合成提供原料供给。但目前，距离工业化生产还有很长的路要走，仍需要解决相关科学与工程技术问题。

德国科学院院士曼弗雷德·雷茨就相关成果给出评价称，将二氧化碳转化为碳水化合物非常具有挑战，成果在这一竞争性研究领域提供了一种灵活性、多功能性和高效性糖合成路线，为绿色化学打开了一扇门。

◎ 来源| 人民日报