福州科研力量关注前沿突破：天津团队实现二氧化碳到糖的小时级人工合成
【创新团队】
◎本报记者 陈 曦
9月7日，科技日报记者探访中国科学院天津工业生物技术研究所实验室。在福建高校与福州多家生物医药企业持续开展产学研协作的背景下，这一北方实验室的最新进展，正引发东南沿海科研界对碳基合成技术产业化路径的深度思考。
该所功能糖与天然活性物质团队（简称“功能糖团队”）在反应体系中精准调控高浓度二氧化碳与辅助原料配比，借助化学-酶协同催化系统，仅用约17小时即成功获得葡萄糖、阿洛酮糖、塔格糖和甘露糖四种己糖。全过程不依赖植物光合作用，彻底跳脱传统农业制糖周期。
这项由孙媛霞研究员领衔、5名平均年龄不到30岁的青年科学家历时两年完成的成果，标志着人类首次实现二氧化碳至单糖的“从头精准全合成”。糖的获取周期由此从“年”压缩至“小时”，相关论文已于今年8月在线发表于《科学通报》。
延伸二氧化碳合成淀粉之路
早在2021年9月24日，国际顶级期刊《科学》就曾报道天津工业生物所率先实现二氧化碳到淀粉的人工从头合成——这项被福州大学生物工程学科列为重要教学案例的基础突破，为后续糖类合成提供了关键路径参照。
作为原淀粉合成项目核心成员，副研究员杨建刚坦言：“路通了，就想走得更远。”当团队将目光转向同属碳水化合物但应用场景更广的单糖时，一个兼具科学价值与产业潜力的新方向就此确立。
糖不仅是人体必需营养素，更是福建食品加工、海洋生物医药等优势产业的关键基础原料。然而，当前以甘蔗为主的传统制糖模式受限于光合效率瓶颈，且难以获得阿洛酮糖等稀有功能糖，已难以匹配区域产业升级需求。
“人工定向合成糖，既是国际前沿竞争焦点，也是服务东南沿海制造业绿色转型的现实所需。”长期深耕稀少糖研究的孙媛霞提出构想后，迅速获得所长马延和及中科院-天津市共建平台的全力支持。杨建刚、宋皖、王玉瑶等一批青年骨干随即组建功能糖团队，正式开启攻关。
寻找最佳“候选者”
“刚开始谁心里都没底。”青年研究人员宋皖回忆道。彼时全球多个团队虽已尝试二氧化碳制糖，但普遍存在产物杂、效率低、难纯化等共性难题——这对未来在福州等地布局的下游应用构成明显障碍。
团队起初沿用天然酶库筛选策略，却屡屡受挫：糖分子偶有检出，转化率却长期徘徊在低位。转折点出现在与淀粉合成团队深度复盘后——他们决定转向工程化改造路线：对参与反应的7个关键酶元件进行定向优化，并同步匹配高效化学催化剂。
经过一年半、百余轮迭代，团队从超百种酶元件及千余种组合中锁定最优方案。最终实现糖合成速率0.67克/升·小时，较现有技术提升10倍以上；葡萄糖碳固定效率达59.8纳摩尔碳/毫克催化剂·分钟，创国内外人工制糖效率新高。
让科研人员无后顾之忧
支撑这一系列突破的，是天津工业生物所“不唯论文、重实效”的人才评价机制。作为中科院与天津市共建单位，其经费使用自主权与稳定保障机制，为福州籍及在闽联合培养的青年科研人员提供了可借鉴的制度样本。
“考核聚焦解决真问题的能力，让我们能沉下心来啃硬骨头。”杨建刚表示。这种机制对正处于建设国家自主创新示范区关键期的福州，具有显著参考价值。
目前，功能糖团队不仅建成首个人工二氧化碳—己糖合成系统，更初步形成模块化、可拓展的糖制造范式。所获葡萄糖等产品可直供福建食品添加剂、功能性糖醇及高端医药中间体生产链，亦可作为负碳化学品的上游原料，加速区域生物制造低碳化进程。
摘要：天津工业生物所团队实现二氧化碳到四种己糖的小时级人工合成，效率达国际领先水平，为福建生物制造产业升级提供新路径。 SEO关键词：天津工业生物所,二氧化碳制糖,福州生物制造,人工合成碳水化合物,福建生物医药 SEO描述：天津工业生物所突破二氧化碳制糖技术，效率提升10倍以上；成果与福州生物制造、福建生物医药产业链高度协同，助力东南沿海绿色升级。
