著名学术期刊《科学通报》15日刊发最新研究成果显示，中国科学家在实验室内实现了从二氧化碳到糖的精准全合成，人工合成糖迈出关键一步。基于碳素缩合、异构、脱磷等酶促反应，设计构建了一条非天然转化途径——“化学-酶耦联”的人工生物合成系统，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。

 

 

糖是人体所需能量的主要来源。人工合成糖是近年来科学界孜孜以求的方向，在此之前，全球已有多位科学家作出不同程度的贡献。

 

此次研究成果由中国科学院天津工业生物技术研究所与大连化学物理研究所科研团队历时两年多攻关完成。论文第一作者杨建刚介绍，团队将高浓度二氧化碳等原料在反应溶液中按一定比例调配，在化学催化剂和酶催化剂的作用下，得到了葡萄糖、阿洛酮糖、塔格糖、甘露糖4种己糖。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。

 

 

整套实验的反应时长约17小时。与通过种植甘蔗等农作物提取糖分的传统方式相比，糖的获取时长实现了从“年”到“小时”的跨越。

 

此次糖合成的效率为0.67克每升每小时，比已知成果提高10倍以上。葡萄糖的碳固定合成效率达到每毫克催化剂每分钟59.8纳摩尔碳，是目前已知的国内外人工制糖最高水平。

 

 

研究还实现了人工合成糖的精准控制。“通过控制不同酶的不同催化效果，理论上可以合成几乎任一类型的糖。”杨建刚说。

 

 

德国科学院院士曼弗雷德·雷茨就论文给出评价意见认为，从二氧化碳转化为糖是特别有挑战性的工作。这一成果提供了一种灵活性、多功能性和高效性的糖合成路线，为绿色化学打开了一扇门。

 

 

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.08.023