让科学家“定制”你的甜蜜

　　中国科学院天津工业生物技术研究所科研人员在做人工合成己糖实验

　　吃一口蜂蜜，口中会留下甜甜的味道。蜂蜜、甘蔗等日常食物之所以甜，是因为含有丰富的蔗糖、葡萄糖、果糖等糖成分，糖给人甜蜜、愉悦的感觉。以二氧化碳为原料，不依赖作物种植，直接人工合成糖──这看似科幻的一幕，真实地发生在实验室里。

　　近日，中国科学院天津工业生物技术研究所开发了不依赖于作物种植的己糖合成方法，利用二氧化碳高效、精准地合成多种己糖，糖合成能力高于传统植物光合作用，相关研究文章在国内顶尖刊物《Science?Bulletin（科学通报）》在线发表。今后，我们的甜蜜将由科学家“定制”。

　　糖以各种不同形式存在于小麦、玉米等农作物以及大量蔬菜水果中，人体所需要的70%左右的能量由糖提供。人们为了获取所需要的糖成分，需要采用物理、化学以及生物手段，经历复杂制糖过程，获得葡萄糖、果糖等单糖成分。这种传统的制糖方法，正在面临挑战。

　　“传统的糖加工过程，受到植物光合作用能量转换效率限制，未来可能无法满足社会的需求。更重要的是，受土地退化、极端环境等影响，依赖土地种植获取作物同样面临重大风险。”文章第一作者、天津工业生物所副研究员杨建刚告诉记者。

　　人工合成糖并非易事，天津工业生物所利用二氧化碳合成淀粉的成熟技术路线，让二氧化碳合成糖实现了“弯道超车”。“二氧化碳合成淀粉是‘从0到1’的重大突破，证明了不依赖于自然的人工合成路径是可以实现的，为我们的研究奠定了技术基础，也让我们对二氧化碳人工合成糖的成功充满了信心。”杨建刚告诉记者。

　　在液相检测仪中，标准糖会呈现出独特的峰谱，这是杨建刚心中最美的曲线。团队筛选了100多种酶，构建了上千种酶突变体，完成了上百次验证测试。在经历了一次次对比、失望、重新寻找、优化路线后，团队的人工合成糖峰谱与标准糖的峰谱完美重合，二氧化碳合成糖的大门终于被推开。

　　仅仅两年多的时间，研究团队就开发了人工转化二氧化碳从头精准合成糖技术，工程化设计改造了酶蛋白分子的催化特性，实现了精准控制合成不同结构与功能的己糖。杨建刚说：“种植农作物可能需要一年的时间，现在合成只需17个小时，糖的获取时长从‘年’提速到了‘小时’。糖合成的效率为0.67克每升每小时，比已知成果提高10倍以上。”

　　在长期自然进化过程，除了葡萄糖、果糖等少数糖含量丰富外，大多数己糖在自然界中存在很少，被定义为稀少糖。稀少糖有可能成为改善糖尿病、肥胖人群的甜味剂替代品。未来，有望通过人工合成的稀少糖，在让人产生愉悦的同时，不再让人们有“甜蜜”的负担。

　　“稀少糖作为甜味剂不仅可以满足人们对甜味的渴求，还展现出对身体有益的生理功效。相信在不久的将来，我们在日常生活中也能看到含有稀少糖的饮料、蛋糕等。也许你喝的饮料里就有二氧化碳人工合成的糖。”杨建刚对未来充满期待。

　　团队能够在短时间取得重大突破，得益于天津工业生物所创新的考核评价机制。据了解，近年来，天津工业生物所积极探索以重大成果产出为导向的绩效考核评价机制，从贡献和影响两个维度对人才进行评价，弱化论文发表、专利申请、经费争取等传统指标，重点考察其背后所取得的实际效果，引导科技领军人才研究真问题、拿出真成果。

　　杨建刚表示，在自由、宽松的科研氛围下，今后团队将通过该技术进一步合成寡糖、糖苷或糖醇等化合物，获得自然界含量稀少甚至不存在的糖分子，将二氧化碳人工合成糖广泛应用于食品、医药和生物制造等多个领域。