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(mǎn)足人們對(duì)糖的各種需求，有望減少對(duì)土地和水等自然資源的依賴(lài)，降低傳統(tǒng)制糖過(guò)程中糖原料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。另一方面可消耗大量二氧化碳，助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
日前，位于天津港保稅區(qū)的中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所發(fā)布消息稱(chēng)，已實(shí)現(xiàn)從二氧化碳到糖的精準(zhǔn)全合成，解決了糖分子立體結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)室實(shí)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(zhǔn)全合成技術(shù)有哪些應(yīng)用前景？未來(lái)產(chǎn)業(yè)化路徑如何？中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)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(jié)構(gòu)相同的糖成分，可用于食品領(lǐng)域，如生產(chǎn)面包、糖果、糕點(diǎn)、飲料等，滿(mǎn)足人們對(duì)糖的各種需求，有望減少對(duì)土地和水等自然資源的依賴(lài)，降低傳統(tǒng)制糖過(guò)程中糖原料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。
楊建剛介紹，這項(xiàng)技術(shù)是基于碳素縮合、異構(gòu)、脫磷等酶促反應(yīng)。中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所與中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所科研團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)構(gòu)建化學(xué)—酶耦聯(lián)的非天然轉(zhuǎn)化途徑，工程化設(shè)計(jì)改造酶蛋白分子的催化特性，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)控制合成不同結(jié)構(gòu)與功能的己糖，其碳轉(zhuǎn)化率高于傳統(tǒng)植物光合作用，同時(shí)高于已報(bào)道的化學(xué)法制糖以及電化學(xué)—生物學(xué)耦聯(lián)的人工制糖方法，代表目前人工制糖路線(xiàn)中碳轉(zhuǎn)化效率的較高水平。與此同時(shí)，建立了可進(jìn)一步延伸糖產(chǎn)物種類(lèi)和構(gòu)型的生物系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)人工創(chuàng)造糖分子多樣性。
在談到這項(xiàng)新技術(shù)的未來(lái)產(chǎn)業(yè)化路徑時(shí)，楊建剛表示，糖是工業(yè)生物制造產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵原材料，當(dāng)前工業(yè)發(fā)酵以葡萄糖等糖質(zhì)材料作為原料，其主要來(lái)源于玉米、馬鈴薯等糧食作物，存在與人爭(zhēng)糧的風(fēng)險(xiǎn)。開(kāi)發(fā)人工制糖方法，合成發(fā)酵工業(yè)所需要的關(guān)鍵原材料葡萄糖等，一方面，可解決與人爭(zhēng)糧的問(wèn)題。另一方面，這種人工制糖方法以二氧化碳為原料，未來(lái)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用后，可消耗大量二氧化碳，助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。合成的葡萄糖等糖分子，還可以通過(guò)發(fā)酵和生物合成方法，合成不同種類(lèi)的化學(xué)品，如氨基酸、有機(jī)酸、材料單體等，從而滿(mǎn)足人類(lèi)生產(chǎn)生活中其他物質(zhì)需求。
國(guó)際生物催化領(lǐng)域?qū)＜衣ダ椎隆だ状脑u(píng)價(jià)該項(xiàng)技術(shù)稱(chēng)，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳水化合物的成果，在這一競(jìng)爭(zhēng)性研究領(lǐng)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(xiàn)，為綠色化學(xué)打開(kāi)了一扇門(mén)。
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