白糖不僅關乎日常飲食，更是重要的戰略物資。中國科學院天津工業生物技術研究所首次通過構建體外生物轉化系統，實現甲醇合成蔗糖，突破了依賴自然種植甘蔗和甜菜獲取蔗糖的局限，為更多糖分子的生物合成提供研究思路。

01

全新制糖模式

白糖，學名蔗糖，我國每年白糖消耗量超過1500萬噸，進口量超過500萬噸。

甘蔗和甜菜的種植，需要大量適宜的土地、水源和特定的氣候。如何突破限制，科研人員把目光投向了意想不到的原料——甲醇。

此前，中國科學院大連化學物理研究所已經成功將二氧化碳通過化學方法固定合成甲醇，這個過程被譽為制造“液態陽光”。

如果進一步將二氧化碳固定后，或從工業廢棄物中獲取甲醇等低碳分子，并將其生物轉化為糖分子，那將提供一種不依賴于土地種植的全新制糖模式。

02

“液態陽光”變身白糖

在實驗室里，科研人員設計構建了非天然的蔗糖合成途徑，搭起一條神奇的“分子生產線”。

與天然合成途徑相比，這條生產線的反應步驟和能量消耗具有顯著優勢。科研人員進一步構建了人工生物轉化系統，突破關鍵酶限速瓶頸，實現甲醇等非糧低碳分子合成蔗糖，產物濃度達到14g/L。

▲體外轉化非糧低碳原料合成蔗糖

03

或開啟“人工糖世界”

這項研究不止于合成蔗糖本身，它所構建的體外生物轉化平臺，像一把打開“人工糖世界”大門的鑰匙。科研人員還合成了低分子量淀粉、纖維寡糖等功能糖產品，并且具有較高的產物得率，可以應用到食品和飼料領域。

科研人員開發的體外生物合成系統可以耦合電催化/熱催化還原二氧化碳過程，真正實現二氧化碳從頭轉化合成蔗糖。

該研究將二氧化碳作為核心原料，將二氧化碳人工轉化為食品和化學品，未來科研人員將在系統中引入不同的酶催化劑，合成自然界中含量稀少但功效獨特的糖分子，或對綠色發展具有積極意義。

▲低碳合成直鏈淀粉研究結果

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927325004967

來源：中國科學院天津工業生物技術研究所

責任編輯：曹旸