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【人民日报】我国科学家实现从二氧化碳到糖的精准全合成

  来源:《人民日报》 第10版 文化

  发布时间:2023-08-18

  本报天津8月17日电 (记者靳博、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2年多完成,中国科学院天津工业生物技术研究所与必赢优惠大厅合作,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的难题。”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。未来,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。

  以下是该媒体报道地址:http://paper.people.com.cn/rmrb/html/2023-08/18/nw.D110000renmrb_20230818_6-10.htm

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