二氧化碳制“糖”应用广

以二氧化碳为原料制糖，是从二氧化碳到淀粉的人工全合成后又一全新研究成果。一方面能满足人们对糖的各种需求，有望减少对土地和水等自然资源的依赖，降低传统制糖过程中糖原料供应风险。另一方面可消耗大量二氧化碳，助力“双碳”目标的实现。

日前，位于天津港保税区的中国科学院天津工业生物技术研究所发布消息称，已实现从二氧化碳到糖的精准全合成，解决了糖分子立体结构可控的难题，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。这是该研究所继2021年首次在实验室实现从二氧化碳到淀粉的人工全合成后又一全新研究成果。

人工合成糖的精准全合成技术有哪些应用前景？未来产业化路径如何？中国科学院天津工业生物技术研究所副研究员杨建刚表示，人工制糖可获得与传统制糖结构相同的糖成分，可用于食品领域，如生产面包、糖果、糕点、饮料等，满足人们对糖的各种需求，有望减少对土地和水等自然资源的依赖，降低传统制糖过程中糖原料供应风险。

杨建刚介绍，这项技术是基于碳素缩合、异构、脱磷等酶促反应。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科研团队合作，设计构建化学—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，其碳转化率高于传统植物光合作用，同时高于已报道的化学法制糖以及电化学—生物学耦联的人工制糖方法，代表目前人工制糖路线中碳转化效率的较高水平。与此同时，建立了可进一步延伸糖产物种类和构型的生物系统，可实现人工创造糖分子多样性。

在谈到这项新技术的未来产业化路径时，杨建刚表示，糖是工业生物制造产业的关键原材料，当前工业发酵以葡萄糖等糖质材料作为原料，其主要来源于玉米、马铃薯等粮食作物，存在与人争粮的风险。开发人工制糖方法，合成发酵工业所需要的关键原材料葡萄糖等，一方面，可解决与人争粮的问题。另一方面，这种人工制糖方法以二氧化碳为原料，未来产业化应用后，可消耗大量二氧化碳，助力“双碳”目标的实现。合成的葡萄糖等糖分子，还可以通过发酵和生物合成方法，合成不同种类的化学品，如氨基酸、有机酸、材料单体等，从而满足人类生产生活中其他物质需求。

国际生物催化领域专家曼弗雷德·雷茨评价该项技术称，将二氧化碳转化为碳水化合物的成果，在这一竞争性研究领域取得真正突破，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。