二氧化碳，不僅是單純的溫室氣體，而且是可轉化為糖類的寶貴碳資源。從 “碳負擔” 到 “碳資產”，從工業廢氣到生活甜味，“碳” 的甜蜜轉身，開啟碳循環利用與糧食安全保障的全新篇章。

我們日常生活中所食用的蔗糖多來自甘蔗、甜菜等農作物。你是否曾想過，二氧化碳（CO2）也能合成糖？請跟我們一同走進合成工廠，看看“空氣”是如何制造甜蜜的。

“甜蜜” 制造步驟

01

原料預處理

該步驟為CO2的激活還原過程，釕基催化劑可打破CO2穩定的碳氧雙鍵，在常溫常壓下將其與氫氣（H2，水分解產物）反應生成甲醇（CH3OH，C1中間體）。甲醇的純度需控制在99%以上，否則會影響最終蔗糖的結晶純度與品質。

02

組隊！開始轉化

在醛縮酶這一外援的催化作用下，甲醇發生了醛縮反應，形成3-磷酸甘油酸（3-PGA，C3前體）。這一反應與植物光合作用卡爾文循環中蔗糖前體的形成原理一致，但人工系統可以調控酶濃度，使轉化率達90%以上，顯著高于植物系統的轉化效率（60%～70%）。

03

能量補給

太陽能經光伏模塊轉化為化學能并儲存于ATP（三磷酸腺苷，蔗糖合成的能量源）中，ATP通過水解反應釋放能量，為3-磷酸甘油酸的還原提供動力，使其轉化為蔗糖合成的直接前體物質——三碳糖（G3P）。

04

蔗糖的誕生時刻

終極時刻，在異構酶催化下，一部分三碳糖轉化為葡萄糖，一部分三碳糖轉化為果糖。這些葡萄糖和果糖手拉手，產生糖苷縮合反應，在脫掉1個H2O后，形成蔗糖分子（C12H22O11，白糖主要成分）。

再經純化處理等必要步驟后，生產物符合食品級標準，合成任務圓滿完成！

這場 “碳” 的奇妙轉型，是不是刷新了你的認知？關于人工合成糖類，你還有哪些好奇與暢想，歡迎留言交流！

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責任編輯｜趙青云 李雅欣

運營編輯｜李雅欣

質量審核 | 原飛燕

圖文來源 |《知識就是力量》雜志《“碳”的甜蜜轉身》，腳本/吳雙（西安理工大學） 繪圖/張玲，原文有刪改，原創作品轉載請注明來源。

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