資訊 > 市場(chǎng)動(dòng)態(tài) > 人工合成糖邁出關(guān)鍵一步 我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)從二氧化碳到糖的精準(zhǔn)全合成
我國(guó)科學(xué)家在人工合成糖技術(shù)上邁出關(guān)鍵一步。日前從中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所獲悉,該所成功構(gòu)建了靈活性、高效性及多功能性的人工生物系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了多種己糖從頭精準(zhǔn)合成,解決了糖分子立體結(jié)構(gòu)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。該研究成果是于8月16日發(fā)表在國(guó)內(nèi)期刊《科學(xué)通報(bào)》上。
此次研究成果由中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所與大連化學(xué)物理研究所科研團(tuán)隊(duì)歷時(shí)兩年多攻關(guān)完成。
糖是人類生命活動(dòng)及日常生活中的重要物質(zhì),也是當(dāng)今工業(yè)生物制造的關(guān)鍵原材料。己糖是在自然界廣泛分布、與機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝最為密切的糖的統(tǒng)稱。迄今為止,人類對(duì)糖的獲取主要依賴于植物類生物質(zhì)資源。然而,這種傳統(tǒng)的“二氧化碳-生物質(zhì)資源-糖”的加工過(guò)程,受到植物光合作用能量轉(zhuǎn)換效率限制;更重要的是,由于土地退化和短缺、生態(tài)系統(tǒng)退化、全球變暖導(dǎo)致的極端天氣和自然災(zāi)害,使依賴于糖類生物質(zhì)資源的生產(chǎn)方式面臨著原料供應(yīng)的安全和風(fēng)險(xiǎn)。
為解決這一系列問(wèn)題,需要將傳統(tǒng)制糖過(guò)程向非糖類生物質(zhì)資源制造模式轉(zhuǎn)變。該研究成果則通過(guò)構(gòu)建靈活性、高效性及多功能性的人工生物系統(tǒng),提供了一種靈活的、可拓展的糖制造模式,并已經(jīng)獲得了自然界含量稀少的功能糖分子,實(shí)現(xiàn)了多種己糖從頭精準(zhǔn)合成。
據(jù)研究人員介紹,他們開(kāi)發(fā)的人工轉(zhuǎn)化二氧化碳從頭精準(zhǔn)合成糖技術(shù),是基于碳素縮合、異構(gòu)、脫磷等酶促反應(yīng),設(shè)計(jì)構(gòu)建化學(xué)-酶耦聯(lián)的非天然轉(zhuǎn)化途徑,工程化設(shè)計(jì)改造酶蛋白分子的催化特性,實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)控制合成不同結(jié)構(gòu)與功能的己糖,其碳轉(zhuǎn)化率高于傳統(tǒng)植物光合作用,同時(shí)高于已報(bào)道的化學(xué)法制糖以及電化學(xué)-生物學(xué)耦聯(lián)的人工制糖方法,是目前人工制糖路線中碳轉(zhuǎn)化效率的最高水平。與此同時(shí),建立了可進(jìn)一步延伸糖產(chǎn)物種類和構(gòu)型的生物系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)人工創(chuàng)造糖分子多樣性。
值得一提的是,整套實(shí)驗(yàn)反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)約為17小時(shí),與通過(guò)種植甘蔗等農(nóng)作物提取糖分的傳統(tǒng)方式相比,糖的獲取時(shí)長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)了從“年”到“小時(shí)”的跨越。同時(shí),此次糖合成的效率為0.67克每升每小時(shí),比已知成果提高10倍以上。葡萄糖的碳固定合成效率達(dá)到每毫克催化劑每分鐘59.8納摩爾碳,是目前已知的國(guó)內(nèi)外人工制糖最高水平。
研究人員表示,這一成果所獲得糖不僅可作為原料應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域,合成的葡萄糖等糖分子還可以作為工業(yè)生物制造關(guān)鍵原材料合成其他化學(xué)品,滿足人類其他物質(zhì)需求,從而為負(fù)碳物質(zhì)合成提供原料供給。
國(guó)際著名有機(jī)化學(xué)家、生物催化領(lǐng)域?qū)<?、德?guó)科學(xué)院院士曼弗雷德·雷茨對(duì)該成果評(píng)價(jià)稱,將二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳水化合物是一個(gè)特別有趣的想法,也是非常具有挑戰(zhàn)的。成果在這一競(jìng)爭(zhēng)性研究領(lǐng)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(xué)打開(kāi)了一扇門。
“研究成果實(shí)現(xiàn)了人工精準(zhǔn)合成己糖技術(shù)路線突破,但距離工業(yè)化生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走,仍需要解決相關(guān)科學(xué)與工程技術(shù)問(wèn)題?!?研究人員同時(shí)表示。
磷脂酰絲氨酸(PS)作為能輔助認(rèn)知健康的原料,不僅能解決銀發(fā)群體的核心痛點(diǎn),更成為布局銀發(fā)食品賽道的關(guān)鍵抓手。
隨著人們對(duì)食品安全的日益重視,食品保鮮技術(shù)也不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的食品保鮮方法,如冷藏、冷凍、防腐劑等,雖然能夠延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期,但同時(shí)也存在一些局限性,如食品品質(zhì)下降、化學(xué)殘留等問(wèn)題。因此,開(kāi)發(fā)新型的食品保鮮技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急?;钚园b通過(guò)添加具有特定功能的活性物質(zhì),賦予包裝材料新的特性,從而更好地保護(hù)食品,延長(zhǎng)其保質(zhì)期,并提升食品安全性。
2025年7月,IFT FIRST 2025在美國(guó)芝加哥順利舉辦。IFT FIRST是全球食品和飲料行業(yè)重要的盛會(huì)之一,由美國(guó)食品技術(shù)協(xié)會(huì)(IFT)每年舉辦,匯集數(shù)千名專業(yè)人士,包括食品科學(xué)家、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員、研究人員、原料供應(yīng)商和初創(chuàng)企業(yè)等,共同探索食品科學(xué)、健康、可持續(xù)性和創(chuàng)新領(lǐng)域的新進(jìn)展。
甘薯,又稱紅薯、白薯、山芋等,是一種常見(jiàn)的糧食作物,其塊根中含有豐富的淀粉,一般含量在10%-30%左右。甘薯淀粉作為一種天然的淀粉資源,具有獨(dú)特的性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。隨著人們對(duì)健康食品的需求不斷增加,甘薯淀粉在食品保健營(yíng)養(yǎng)行業(yè)中的應(yīng)用也日益受到關(guān)注,具有廣泛的應(yīng)用前景。
在全球營(yíng)養(yǎng)科學(xué)邁向“精準(zhǔn)化、可持續(xù)化”的新階段,ω-3 多不飽和脂肪酸正成為食品、醫(yī)藥及公共衛(wèi)生領(lǐng)域共同關(guān)注的焦點(diǎn)。其中,DHA因其在人腦神經(jīng)組織與視網(wǎng)膜中的結(jié)構(gòu)性作用及廣泛的生理調(diào)節(jié)功能,被譽(yù)為“腦黃金”。
柑橘多甲氧基黃酮(PMFs)是柑橘類水果中一類重要的生物活性成分,具有抗氧化、抗炎、調(diào)節(jié)腸道菌群等多種生理功能。隨著人們對(duì)健康食品需求的增加,柑橘多甲氧基黃酮在食品加工中的應(yīng)用越來(lái)越受到關(guān)注。
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