中国科学家发明二氧化碳还原合成葡萄糖新方法

4月28日电记者齐芳从中国科学院获悉，我国科学家通过电催化结合生物合成高效还原二氧化碳为高浓度乙酸，并进一步利用微生物合成葡萄糖和油脂。

中国科学院院士、中国催化专业委员会主任李灿研究员评价说：“这项工作将人工电催化和生物酶催化过程耦合起来，发展了一条由水和二氧化碳合成葡萄糖、游离脂肪酸等高附加值产品为含能化学小分子乙酸的新途径，由工程酵母微生物催化，为人工和半人工合成‘食品’提供了新技术。”

该成果由电子科技大学夏川研究组、中国科学院深圳先进技术研究所于涛研究组和中国科学技术大学曾杰研究组共同完成，并作为封面文章发表在北京时间28日出版的国际学术期刊《自然催化》上。

二氧化碳转化的第一步是在温和的条件下转化成醋。“我们需要将二氧化碳转化为可被微生物利用的原料，以促进微生物发酵。”曾杰介绍，他们选择了醋酸——，醋酸不仅是醋的主要成分，也是一种优良的生物合成碳源，可以转化为葡萄糖等生物物质。

在这个过程中，研究人员创造性地采用了“两步走”策略3354，首先获得一氧化碳，然后从一氧化碳转化为乙酸，并通过新型固体电解质反应装置，大大提高了二氧化碳“转化”为乙酸的转化效率。而这也被业界认为是此次调研的最大亮点。

二氧化碳“变身”的第二步是让微生物“嫉妒”产生葡萄糖。于涛介绍，获得醋酸后，科研人员尝试用酿酒酵母作为微生物合成葡萄糖。

“但酿酒酵母本身也能代谢一部分葡萄糖，所以产量不高。”于涛说，为了解决这个问题，研究团队敲除了酿酒酵母葡萄糖代谢的三个关键酶元件，废除了酿酒酵母葡萄糖代谢的能力；敲除了两个被怀疑能够代谢葡萄糖的酶元件，插入了来自Panthera和大肠杆菌的葡萄糖磷酸酶元件，加强了它们积累葡萄糖的能力。

这项研究使人们看到，一种新的催化方法，将电催化合成与生物合成结合起来，可以帮助生产高附加值的化合物。中国科学院院士、上海交通大学微生物代谢国家重点实验室主任邓评价说：“这项工作开辟了电化学结合活细胞催化制备葡萄糖等食品产品的新策略，为基于电力的新型农业和生物制造业的进一步发展提供了新的范例，是二氧化碳利用的重要发展方向。”

曾杰说，“下一步，我们将进一步研究电催化和生物发酵的相容性和兼容性。”将来如果要合成淀粉，做颜料，生产药物等。我们只需要保持电催化设施不变，更换发酵用的微生物。