中新网北京4月28日电 (记者 孙自法)二氧化碳除了能够“变”淀粉，还能“变”其他东西吗？中邦科学家最新给出的谜底是“能”——能够还原合成葡萄糖和油脂。

　　继正在邦际上初次告竣二氧化碳到淀粉的重新合成之后，中邦科学家团队再次告竣二氧化碳“变废为宝”，他们通过电催化连合生物合成的办法，凯旋将二氧化碳高效还原合成高浓度乙酸，进一步欺骗微生物能够合成葡萄糖和油脂。

　　这一重磅科研功劳由电子科技大学夏川课题组、中邦科学院深圳前辈本领考虑院于涛课题组和中邦科学本领大学曾杰课题组联合实行，北京韶华4月28昼夜间，考虑论文正在邦际专业学术期刊《自然-催化》以封面着作外面宣告。

　　通过电化学耦合生物发酵告竣将二氧化碳和水转化为长链产物的示妄图。 考虑团队 供图

　　曾杰科普先容说，开始，须要把二氧化碳转化为可供微生物欺骗的原料，利便微生物发酵。明净、高效的电催化本领能够正在常温常压条目下任务，是告竣这个进程的理思拣选，他们团队就此已成长许众成熟的电催化剂编制。

　　至于要转化为哪种“原料”，考虑职员将眼光对准了乙酸。由于它不单是食醋的合键因素，也是一种卓越的生物合成碳源，能够转化为葡萄糖等其他生物物质。

　　“二氧化碳直接电解能够取得乙酸，但结果不高，以是咱们采纳‘两步走’战术——先高效取得一氧化碳，再从一氧化碳到乙酸。”曾杰说。

　　夏川指出，旧例电催扮装备坐褥出的乙酸混杂着许众电解质盐，无法直接用于生物发酵。以是，为了“喂饱”微生物，不单要提拔转化结果，担保“食品”的数目，还要取得不含电解质盐的纯乙酸，担保“食品”的质地。

　　考虑团队欺骗新型固态电解质响应装备，行使固态电解质替代蓝本的电解质盐溶液，直接取得了无需进一步分手的纯乙酸水溶液。欺骗该装备，能正在安谧电流密度内，超140小时贯串制备纯度达97%的乙酸水溶液。

　　于涛说，取得乙酸后，考虑团队试验欺骗酿酒酵母这一微生物来合成葡萄糖。这个进程，就像是微生物正在“嫉妒”，酿酒酵母通过不停地“嫉妒”来合成葡萄糖，但正在这个进程中，酿酒酵母自身也会代谢掉一局部葡萄糖，以是产量并不高。

　　对此，考虑团队通过敲除酿酒酵母中代谢葡萄糖的三个合节酶元件，打消了酿酒酵母代谢葡萄糖的本领。敲除之后，试验中的工程酵母菌株正在摇瓶发酵的条目下，合成的葡萄糖产量抵达1.7克每升。

　　为进一步提拔合成的葡萄糖产量，不单要打消酿酒酵母的本领，还要强化它自身堆集葡萄糖的本领。于是，考虑职员又敲除了两个疑似具备代谢葡萄糖本领的酶元件，同时插入来自泛菌属和大肠杆菌的葡萄糖磷酸酶元件。

　　于涛外现，这两种酶能够“另辟门道”，将酵母体内其他通道中的磷酸分子转化为葡萄糖，扩充了酵母菌堆集葡萄糖的本领。通过改制后的工程酵母菌株的葡萄糖产量抵达2.2克每升，产量提升30%。

　　改制后用于制备葡萄糖的酵母菌株发酵液(棕色溶液)，及制备的葡萄糖(白色溶液)。 考虑团队 供图

　　近年来，跟着新能源发电的疾速振兴，电力本钱低重，二氧化碳电还原本领曾经具备与依赖化石能源的古代化工工艺竞赛的潜力。因而，高效的二氧化碳电还原制备高附加值化学品和燃料的工艺被学界以为是创设另日“零碳排放”物质转化的厉重考虑偏向之一。

　　夏川外现，为了规避二氧化碳电还原的产品限度性，可商酌将二氧化碳电还原进程与生物进程相耦合，以电催化产品行动电子载体，供微生物后续发酵合发展碳链的化学产物用于坐褥和糊口。

　　微生物行动活细胞工场，其甜头是产品众样性很高，或许合成很众无法通过人工坐褥或人工坐褥结果很低的化合物，吵嘴常富厚的“物质合成东西箱”。

　　曾杰以为，通过电催化连合生物合成的新型催化办法，能够有用提升碳的附加值。考虑团队后续将进一步考虑电催化与生物发酵这两个平台的同配性和兼容性。另日，假设要合成淀粉、创制色素、坐褥药物等，只需坚持电催化措施不改良，转换发酵行使的微生物就能告竣。

　　中邦科学院院士、中邦催化专业委员会主任李灿考虑员评议说，这项最新考虑任务耦合人工电催化与生物酶催化进程，成长了一条由水和二氧化碳到含能化学小分子乙酸，后经工程改制的酵母微生物催化合成葡萄糖和逛离的脂肪酸等高附加值产品的新途径，为人工和半人工合成“粮食”供给了新的本领。

　　中邦科学院院士、上海交通大学微生物代谢邦度中心试验室主任邓子新以为，该考虑任务斥地了电化学连合活细胞催化制备葡萄糖等粮食产品的新战术，为进一步成长基于电力驱动的新型农业与生物创制业供给了新典范，是二氧化碳欺骗方面的厉重成长偏向。(完)