白糖不仅关乎日常饮食，更是重要的战略物资。中国科学院天津工业生物技术研究所首次通过构建体外生物转化系统，实现甲醇合成蔗糖，突破了依赖自然种植甘蔗和甜菜获取蔗糖的局限，为更多糖分子的生物合成提供研究思路。
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全新制糖模式
白糖，学名蔗糖，我国每年白糖消耗量超过1500万吨，进口量超过500万吨。
甘蔗和甜菜的种植，需要大量适宜的土地、水源和特定的气候。如何突破限制，科研人员把目光投向了意想不到的原料——甲醇。
此前，中国科学院大连化学物理研究所已经成功将二氧化碳通过化学方法固定合成甲醇，这个过程被誉为制造“液态阳光”。
如果进一步将二氧化碳固定后，或从工业废弃物中获取甲醇等低碳分子，并将其生物转化为糖分子，那将提供一种不依赖于土地种植的全新制糖模式。
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02
“液态阳光”变身白糖
在实验室里，科研人员设计构建了非天然的蔗糖合成途径，搭起一条神奇的“分子生产线”。
与天然合成途径相比，这条生产线的反应步骤和能量消耗具有显著优势。科研人员进一步构建了人工生物转化系统，突破关键酶限速瓶颈，实现甲醇等非粮低碳分子合成蔗糖，产物浓度达到14g/L。
▲体外转化非粮低碳原料合成蔗糖
03
或开启“人工糖世界”
这项研究不止于合成蔗糖本身，它所构建的体外生物转化平台，像一把打开“人工糖世界”大门的钥匙。科研人员还合成了低分子量淀粉、纤维寡糖等功能糖产品，并且具有较高的产物得率，可以应用到食品和饲料领域。
科研人员开发的体外生物合成系统可以耦合电催化/热催化还原二氧化碳过程，真正实现二氧化碳从头转化合成蔗糖。
该研究将二氧化碳作为核心原料，将二氧化碳人工转化为食品和化学品，未来科研人员将在系统中引入不同的酶催化剂，合成自然界中含量稀少但功效独特的糖分子，或对绿色发展具有积极意义。
▲低碳合成直链淀粉研究结果
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927325004967
来源：中国科学院天津工业生物技术研究所
责任编辑：曹旸