杨建刚手持由二氧化碳合成的糖溶液样品。天津工业生物所供图

中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称天津工业生物所）等机构科研人员成功构建具有灵活性、高效性及多功能性的人工生物系统，实现多种己糖从头精准合成，使糖分子立体结构可控，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，相关成果在《科学通报》杂志发表。

糖是人类维持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，人类对糖的获取主要依赖于植物类生物质资源。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。

然而，传统“二氧化碳-生物质资源-糖”的加工过程受制于植物光合作用能量转化效率，而且由于极端天气和自然灾害，原料供应存在安全风险。

天津工业生物所开发了人工转化二氧化碳从头精准合成糖技术，并与中国科学院大连化学物理研究所合作，基于碳素缩合、异构、脱磷等酶促反应，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，实现精准控制合成不同结构与功能的己糖。

据了解，该方法碳转化率高于传统植物光合作用，同时高于现有化学法制糖以及电化学-生物学耦联的人工制糖方法，是目前人工制糖路线中碳转化效率的最高水平。同时，该研究建立了可进一步延伸糖产物种类和构型的生物系统，可人工创造糖分子多样性。

“该研究是在二氧化碳合成淀粉基础上取得的一个重大突破，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，可获得自然界含量稀少的功能糖分子，从而扩大应用范围。”论文第一作者、天津工业生物所副研究员杨建刚说，但相关技术距离工业化还有很长的路要走，仍需要解决相关科学与工程技术问题。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.08.023

（原载于《中国科学报》 2023-08-18 第1版 要闻）