資訊 > 市場動態(tài) > 人工合成糖邁出關(guān)鍵一步 我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)從二氧化碳到糖的精準(zhǔn)全合成
我國科學(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)表在國內(nèi)期刊《科學(xué)通報(bào)》上。
此次研究成果由中國科學(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)體營養(yǎng)代謝最為密切的糖的統(tǒng)稱。迄今為止,人類對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)。
為解決這一系列問題,需要將傳統(tǒng)制糖過程向非糖類生物質(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)長約為17小時(shí),與通過種植甘蔗等農(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。
國際著名有機(jī)化學(xué)家、生物催化領(lǐng)域?qū)<?、德國科學(xué)院院士曼弗雷德·雷茨對該成果評價(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。成果在這一競爭性研究領(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)還有很長的路要走,仍需要解決相關(guān)科學(xué)與工程技術(shù)問題?!?研究人員同時(shí)表示。
草莓味果粉是一種以優(yōu)質(zhì)草莓為原料,采用現(xiàn)代干燥技術(shù)加工而成的粉末狀食品配料。草莓味果粉保留了草莓的鮮香氣味和豐富的營養(yǎng)成分,廣泛應(yīng)用于食品加工、飲品調(diào)制和營養(yǎng)補(bǔ)充領(lǐng)域,深受消費(fèi)者喜愛。
芒果味果粉是一種以優(yōu)質(zhì)芒果為主要原料,經(jīng)過先進(jìn)工藝加工而成的粉末狀食品配料。芒果味果粉保留了芒果的天然香氣和甜味,富含多種營養(yǎng)成分,廣泛應(yīng)用于食品加工、飲品調(diào)配及營養(yǎng)補(bǔ)充領(lǐng)域,深受消費(fèi)者喜愛。
香草味果粉是一種以優(yōu)質(zhì)香草為原料,通過現(xiàn)代工藝加工制成的粉末狀食品配料。香草味果粉保留了香草的純正香氣和風(fēng)味,廣泛應(yīng)用于食品加工、飲品調(diào)配及營養(yǎng)補(bǔ)充領(lǐng)域,成為提升產(chǎn)品品質(zhì)的重要原料。
香芋味果粉是一種以優(yōu)質(zhì)香芋為原料,通過先進(jìn)工藝加工而成的粉末狀食品配料。香芋味果粉保留了香芋獨(dú)特的香氣和天然甜味,含有豐富的營養(yǎng)成分,廣泛應(yīng)用于食品加工、飲品制作和營養(yǎng)補(bǔ)充,深受消費(fèi)者歡迎。
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