通过二氧化碳电还原反应制备基础原料，再利用微生物制备高附加值化学品，是目前二氧化碳应用的一项基础思路。
文｜邱晓芬封面来源｜视觉中国二氧化碳的应用又多了一项，这次是合成葡萄糖和脂肪酸。人民日报消息称，由电子科技大学夏川课题组、中国科学院深圳先进技术研究院于涛课题组与中国科学技术大学曾杰课题组共同完成的最新研究表明，通过电催化结合生物合成的方式，将二氧化碳合成葡萄糖和脂肪酸。这篇文章被发表在期刊《自然·催化》上。二氧化碳要变成葡萄糖和脂肪酸，需要复杂的转化过程。根据介绍，研究人员选择了乙酸作为中间环节，利用二氧化碳高效制备得到一氧化碳，再由一氧化碳得到乙酸。不过，这个过程的难度在于如何进一步提升乙酸的合成效率和纯度。为此，科研人员发现，一氧化碳通过脉冲电化学还原工艺合成晶界铜催化合成乙酸效率可达52%。乙酸制备完毕后，报道称，研究人员将引入酿酒酵母微生物，利用乙酸原料制备葡萄糖。酿酒酵母并不罕见，主要用于酒类、馒头类视频发酵，在实验室中也是一项基础生物。不过，这一环节的困难之处是，酿酒酵母在发酵的过程中会消耗葡萄糖，相当于拉低了制备葡萄糖的整体速率。为此，研究人员通过基因编辑的方式，敲掉了酵母菌消耗葡萄糖的酶原件，控制了对葡萄糖的消耗。此外，研究人员还在菌种中加入泛菌属和大肠杆菌的葡萄糖磷酸酶原件，这两种基因可以将酵母菌种体内的磷酸分子转化为葡萄糖分子。一增一减，进一步提升了葡萄糖的生产效率。根据介绍，这种操作下，实验室条件中酵母菌合成葡萄糖的产量达到了2.2g/L。除了生产葡萄糖，研究人员还通过类似的思路，增加了酵母细胞生产脂肪酸的能力，经过改造，脂肪酸的产量达到了449mg/L。目前，利用二氧化碳的电还原反应生产基础原料，再通过微生物制备更高附加值的化学品、燃料，已经是业界正在花大力气研究的方向。行业中正在尝试的方向包括，淀粉、燃料、蜡质等等。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子新在采访中表示，此次这项研究工作开辟了电化学结合活细胞催化制备葡萄糖等粮食产物的新策略，为进一步发展基于电力驱动的新型农业与生物制造业提供了新范例。
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