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最前線丨科學(xué)家嘗試用二氧化碳制“糧食”，這次是葡萄糖和脂肪酸

來源：36氪 ? 2022-04-29 13:04:03

二氧化碳的應(yīng)用又多了一項，這次是合成葡萄糖和脂肪酸。

人民日報消息稱，由電子科技大學(xué)夏川課題組、中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院于濤課題組與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰課題組共同完成的最新研究表明，通過電催化結(jié)合生物合成的方式，將二氧化碳合成葡萄糖和脂肪酸。這篇文章被發(fā)表在期刊《自然·催化》上。

二氧化碳要變成葡萄糖和脂肪酸，需要復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程。根據(jù)介紹，研究人員選擇了乙酸作為中間環(huán)節(jié)，利用二氧化碳高效制備得到一氧化碳，再由一氧化碳得到乙酸。

不過，這個過程的難度在于如何進一步提升乙酸的合成效率和純度。為此，科研人員發(fā)現(xiàn)，一氧化碳通過脈沖電化學(xué)還原工藝合成晶界銅催化合成乙酸效率可達52%。

乙酸制備完畢后，報道稱，研究人員將引入釀酒酵母微生物，利用乙酸原料制備葡萄糖。

釀酒酵母并不罕見，主要用于酒類、饅頭類視頻發(fā)酵，在實驗室中也是一項基礎(chǔ)生物。不過，這一環(huán)節(jié)的困難之處是，釀酒酵母在發(fā)酵的過程中會消耗葡萄糖，相當(dāng)于拉低了制備葡萄糖的整體速率。

為此，研究人員通過基因編輯的方式，敲掉了酵母菌消耗葡萄糖的酶原件，控制了對葡萄糖的消耗。此外，研究人員還在菌種中加入泛菌屬和大腸桿菌的葡萄糖磷酸酶原件，這兩種基因可以將酵母菌種體內(nèi)的磷酸分子轉(zhuǎn)化為葡萄糖分子。

一增一減，進一步提升了葡萄糖的生產(chǎn)效率。根據(jù)介紹，這種操作下，實驗室條件中酵母菌合成葡萄糖的產(chǎn)量達到了2.2g/L。

除了生產(chǎn)葡萄糖，研究人員還通過類似的思路，增加了酵母細胞生產(chǎn)脂肪酸的能力，經(jīng)過改造，脂肪酸的產(chǎn)量達到了449mg/L。

目前，利用二氧化碳的電還原反應(yīng)生產(chǎn)基礎(chǔ)原料，再通過微生物制備更高附加值的化學(xué)品、燃料，已經(jīng)是業(yè)界正在花大力氣研究的方向。行業(yè)中正在嘗試的方向包括，淀粉、燃料、蠟質(zhì)等等。

中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)微生物代謝國家重點實驗室主任鄧子新在采訪中表示，此次這項研究工作開辟了電化學(xué)結(jié)合活細胞催化制備葡萄糖等糧食產(chǎn)物的新策略，為進一步發(fā)展基于電力驅(qū)動的新型農(nóng)業(yè)與生物制造業(yè)提供了新范例。

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