最新的研究表明，人類可能能擺脫對自然種植的依賴，從“車間”生產(chǎn)出作物。中國科學(xué)家開發(fā)出一種將甲醇轉(zhuǎn)化為白糖的方法，他們表示，該技術(shù)可以將捕獲的二氧化碳轉(zhuǎn)化為食物。

該團(tuán)隊的生物轉(zhuǎn)化系統(tǒng)無需種植甘蔗或甜菜(種植這些作物需要大量的土地和水資源)。他們利用酶將甲醇(可從工業(yè)廢料中提取，或通過二氧化碳加氫制備)轉(zhuǎn)化為蔗糖的方法，發(fā)現(xiàn)也適用于生產(chǎn)其他復(fù)合碳水化合物，包括果糖和淀粉。

該團(tuán)隊在5月份發(fā)表的一篇論文中指出：“將二氧化碳人工轉(zhuǎn)化為食物和化學(xué)品，為應(yīng)對環(huán)境和人口相關(guān)挑戰(zhàn)，同時實現(xiàn)碳中和提供了一種有前景的策略?！?/p>

將二氧化碳還原為結(jié)構(gòu)更簡單的分子已被證明是成功的，但研究人員表示，生成長鏈碳水化合物(自然界中最豐富的物質(zhì))對科學(xué)家來說是一項挑戰(zhàn)。

中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所的研究團(tuán)隊寫道：“體外生物轉(zhuǎn)化(ivBT)已成為可持續(xù)生物制造的一個極具前景的平臺。在這項研究中，我們成功設(shè)計并實現(xiàn)了一套從低碳分子合成蔗糖的[ivBT]系統(tǒng)?！?/p>

蔗糖，又稱白糖，主要來源于生長在溫暖氣候地區(qū)(例如東南亞)的甘蔗。第二大來源是生長在寒冷北方地區(qū)的甜菜。

文章顯示，雖然中國擁有種植甘蔗和甜菜的氣候條件，但中國每年消耗1500萬噸糖，其中500萬噸依賴進(jìn)口。

大規(guī)模種植這兩種作物都需要大量的土地和水資源，隨著全球人口持續(xù)增長，氣候變化給農(nóng)業(yè)帶來越來越大的壓力，這令人擔(dān)憂。這促使研究人員嘗試開發(fā)可擴(kuò)展且經(jīng)濟(jì)可行的蔗糖合成方法。

2021年，中科院大連化學(xué)物理研究所的研究人員揭示了一種高效、低溫的二氧化碳加氫生產(chǎn)甲醇的方法。

天津化學(xué)物理研究所的研究人員表示，二氧化碳的化學(xué)還原為利用捕獲的溫室氣體作為可持續(xù)生物合成各種化學(xué)品的原料開辟了可能性。

二氧化碳的化學(xué)還原為利用捕獲的溫室氣體作為可持續(xù)生物合成各種化學(xué)品的原料開辟了可能性。

該團(tuán)隊表示：“這項研究建立了多個ivBT平臺，用于將低碳分子(這些低碳分子可以通過二氧化碳化學(xué)還原或工業(yè)廢物的化學(xué)/生物轉(zhuǎn)化獲得)轉(zhuǎn)化為高碳(C≥12)糖?！?/p>

通過采用路徑掃描策略優(yōu)化其系統(tǒng)，該團(tuán)隊開發(fā)出了一條反應(yīng)步驟短、能量輸入低的路徑，實現(xiàn)了86%的高轉(zhuǎn)化率。

他們的系統(tǒng)不僅首次將甲醇轉(zhuǎn)化為蔗糖，而且還能夠以比以往報道的方法更低的能量輸入進(jìn)行淀粉生物合成。

在該平臺的基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊還改進(jìn)了ivBT系統(tǒng)，使其能夠轉(zhuǎn)化多種化合物，包括果糖、直鏈淀粉、支鏈淀粉、纖維二糖和纖維低聚糖。

該團(tuán)隊表示：“總而言之，我們的系統(tǒng)提供了一種有前景的、不依賴植物的從頭合成結(jié)構(gòu)多樣化寡糖和多糖的途徑，包括用于食品和藥品的寡糖和多糖。”

不過他們表示，還需要進(jìn)一步研究，使其ivBT系統(tǒng)可擴(kuò)展且穩(wěn)定，包括加強(qiáng)酶篩選和提高平臺的穩(wěn)定性。