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中新網天津8月17日電 (張少宣) 記者17日從中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所獲悉，該所研究人員已成功構建了靈活性、高效性及多功能性的人工生物系統(tǒng)，實現(xiàn)了多種己糖從頭精準合成，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。研究成果于8月16日選擇在國內頂尖刊物《Science Bulletin(科學通報)》發(fā)表。

研究人員表示，傳統(tǒng)的“二氧化碳-生物質資源-糖”的加工過程，受到植物光合作用能量轉換效率限制；最重要的是，由于土地退化和短缺、生態(tài)系統(tǒng)退化、全球變暖導致的極端天氣和自然災害，依賴于糖類生物質資源的生產方式面臨著原料供應安全和風險等問題。為解決這一系列問題，需要將這種傳統(tǒng)制糖過程向非糖類生物質資源制造模式轉變。

圖為中國科研人員通過實驗，實現(xiàn)了多種己糖從頭精準合成。中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所供圖

中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所開發(fā)了人工轉化二氧化碳從頭精準合成糖技術，基于碳素縮合、異構、脫磷等酶促反應，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，是目前人工制糖路線中碳轉化效率的最高水平。與此同時，建立了可進一步延伸糖產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。

該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，可獲得自然界含量稀少的功能糖分子，從而拓展應用范圍。

所獲得糖可作為原料應用于食品、醫(yī)藥等領域，還可作為工業(yè)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。

國際著名有機化學家、生物催化領域專家、德國科學院院士Manfred T. Reetz(曼弗雷德·雷茨)就本成果評價稱，將二氧化碳轉化為碳水化合物是一個特別有趣的想法，也是非常具有挑戰(zhàn)的。成果在這一競爭性研究領域取得了真正突破，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。

專家稱，研究成果實現(xiàn)了人工精準合成己糖技術路線突破，但距離工業(yè)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。