二氧化碳制“糖”應用廣

　　以二氧化碳為原料制糖，是從二氧化碳到淀粉的人工全合成后又一全新研究成果。一方面能滿足人們對糖的各種需求，有望減少對土地和水等自然資源的依賴，降低傳統(tǒng)制糖過程中糖原料供應風險。另一方面可消耗大量二氧化碳，助力“雙碳”目標的實現(xiàn)。

 

　　日前，位于天津港保稅區(qū)的中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所發(fā)布消息稱，已實現(xiàn)從二氧化碳到糖的精準全合成，解決了糖分子立體結構可控的難題，為擺脫自然合成途徑、利用二氧化碳創(chuàng)造多樣的糖世界提供了可能。這是該研究所繼2021年首次在實驗室實現(xiàn)從二氧化碳到淀粉的人工全合成后又一全新研究成果。

 

　　人工合成糖的精準全合成技術有哪些應用前景？未來產(chǎn)業(yè)化路徑如何？中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所副研究員楊建剛表示，人工制糖可獲得與傳統(tǒng)制糖結構相同的糖成分，可用于食品領域，如生產(chǎn)面包、糖果、糕點、飲料等，滿足人們對糖的各種需求，有望減少對土地和水等自然資源的依賴，降低傳統(tǒng)制糖過程中糖原料供應風險。

 

　　楊建剛介紹，這項技術是基于碳素縮合、異構、脫磷等酶促反應。中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所與中國科學院大連化學物理研究所科研團隊合作，設計構建化學—酶耦聯(lián)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(xiàn)了精準控制合成不同結構與功能的己糖，其碳轉化率高于傳統(tǒng)植物光合作用，同時高于已報道的化學法制糖以及電化學—生物學耦聯(lián)的人工制糖方法，代表目前人工制糖路線中碳轉化效率的較高水平。與此同時，建立了可進一步延伸糖產(chǎn)物種類和構型的生物系統(tǒng)，可實現(xiàn)人工創(chuàng)造糖分子多樣性。

 

　　在談到這項新技術的未來產(chǎn)業(yè)化路徑時，楊建剛表示，糖是工業(yè)生物制造產(chǎn)業(yè)的關鍵原材料，當前工業(yè)發(fā)酵以葡萄糖等糖質材料作為原料，其主要來源于玉米、馬鈴薯等糧食作物，存在與人爭糧的風險。開發(fā)人工制糖方法，合成發(fā)酵工業(yè)所需要的關鍵原材料葡萄糖等，一方面，可解決與人爭糧的問題。另一方面，這種人工制糖方法以二氧化碳為原料，未來產(chǎn)業(yè)化應用后，可消耗大量二氧化碳，助力“雙碳”目標的實現(xiàn)。合成的葡萄糖等糖分子，還可以通過發(fā)酵和生物合成方法，合成不同種類的化學品，如氨基酸、有機酸、材料單體等，從而滿足人類生產(chǎn)生活中其他物質需求。

 

　　國際生物催化領域專家曼弗雷德·雷茨評價該項技術稱，將二氧化碳轉化為碳水化合物的成果，在這一競爭性研究領域取得真正突破，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。