二氧化碳-乙酸-葡萄糖

　　我國科學家發明二氧化碳還原合成葡萄糖新方法

　　光明日報北京4月28日電 記者齊芳從中國科學院獲悉，我國科學家通過電催化結合生物合成的方式，將二氧化碳高效還原合成高濃度乙酸，進一步利用微生物可以合成葡萄糖和油脂。

　　中國科學院院士、中國催化專業委員會主任李燦研究員評價：“該工作耦合人工電催化與生物酶催化過程，發展了一條由水和二氧化碳到含能化學小分子乙酸，后經工程改造的酵母微生物催化合成葡萄糖和游離的脂肪酸等高附加值產物的新途徑，為人工和半人工合成‘糧食’提供了新的技術。”

　　這一成果由電子科技大學夏川課題組、中國科學院深圳先進技術研究院于濤課題組與中國科學技術大學曾杰課題組共同完成，以封面文章的形式發表在北京時間28日出版的國際學術期刊《自然·催化》上。

　　二氧化碳“變身”的第一步，是在溫和條件下變成“食醋”。“我們需要把二氧化碳轉化為可供微生物利用的原料，方便微生物發酵。”曾杰介紹，他們選擇了乙酸——它不僅是食醋的主要成分，也是一種優秀的生物合成碳源，可以轉化為葡萄糖等其他生物物質。

　　在這個過程中，科研人員創造性地采取“兩步走”策略——先高效得到一氧化碳，再從一氧化碳到乙酸，并通過新型固態電解質反應裝置極大地提升了二氧化碳“變身”乙酸的轉化效率。而這，也被業內人士認為是這一研究的最大亮點。

　　二氧化碳“變身”的第二步，是讓微生物“吃醋”產葡萄糖。于濤介紹，得到乙酸后，研究者們嘗試利用釀酒酵母這一微生物來合成葡萄糖。

　　“然而釀酒酵母本身也會代謝掉一部分葡萄糖，所以產量并不高。”于濤說，為了解決這個問題，研究團隊敲除釀酒酵母中代謝葡萄糖的三個關鍵酶元件，廢除了釀酒酵母代謝葡萄糖的能力；又敲除了兩個疑似具備代謝葡萄糖能力的酶元件，插入來自泛菌屬和大腸桿菌的葡萄糖磷酸酶元件，加強了其積累葡萄糖的能力。

　　這一研究讓人們看到,電催化合成結合生物合成,進而構建起的新型催化方式,能夠助力高附加值化合物的生產。中國科學院院士、上海交通大學微生物代謝國家重點實驗室主任鄧子新評價：“該工作開辟了電化學結合活細胞催化制備葡萄糖等糧食產物的新策略，為進一步發展基于電力驅動的新型農業與生物制造業提供了新范例，是二氧化碳利用方面的重要發展方向。”

　　曾杰說：“接下來，我們將進一步研究電催化與生物發酵這兩個平臺的同配性和兼容性。”未來，如果要合成淀粉、制造色素、生產藥物等，只需保持電催化設施不改變，更換發酵使用的微生物就能實現。