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變廢為寶新路徑!我國科學(xué)家將二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸

   2022-04-29 新華網(wǎng)
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核心提示:新華社北京4月28日電(記者張泉)日前,我國科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)了一種二氧化碳轉(zhuǎn)化新路徑,通過電催化與生物合成相

新華社北京4月28日電(記者張泉)日前,我國科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)了一種二氧化碳轉(zhuǎn)化新路徑,通過電催化與生物合成相結(jié)合,成功以二氧化碳和水為原料合成了葡萄糖和脂肪酸,為人工和半人工合成“糧食”提供了新路徑。

通過電化學(xué)耦合生物發(fā)酵實(shí)現(xiàn)將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為長鏈產(chǎn)品的示意圖。(研究團(tuán)隊(duì)供圖)

將二氧化碳人工轉(zhuǎn)化為高附加值化合物,“變廢為寶”,是科技界持續(xù)攻關(guān)的重要領(lǐng)域。我國科學(xué)家此前在國際上首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的從頭合成。二氧化碳除了可以“變”淀粉,還能“變”其他東西嗎?這項(xiàng)成果給出了肯定答案。

葡萄糖和油脂是重要的糧食成分,通過催化過程將二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖或者油脂,長期以來國內(nèi)外研究者眾多,但成功案例非常罕見。

此項(xiàng)研究中,科研人員首先將二氧化碳高效還原合成高濃度乙酸,然后用釀酒酵母對(duì)乙酸進(jìn)行發(fā)酵?!斑@個(gè)過程可以理解為,先將二氧化碳轉(zhuǎn)化為釀酒酵母的‘食物’乙酸,然后釀酒酵母不斷‘吃醋’來合成葡萄糖和脂肪酸?!毖芯客瓿烧咧?、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾杰說。

自然界中糧食作物生長受季節(jié)、地域、氣候的影響,此項(xiàng)研究完全實(shí)現(xiàn)人工可控,突破了眾多外界條件限制?!袄眠@種電催化與生物合成相結(jié)合的模式,‘從無到有’地在克級(jí)水平合成了葡萄糖,這顯示了該策略較高的生產(chǎn)水平與發(fā)展?jié)摿Α!?研究完成者之一、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員于濤說。

“未來,如果要合成淀粉、制造色素、生產(chǎn)藥物等,只需保持電催化設(shè)施不變,更換發(fā)酵使用的微生物就能實(shí)現(xiàn)?!?研究完成者之一、電子科技大學(xué)教授夏川表示,從科研成果的產(chǎn)出到規(guī)?;瘧?yīng)用仍有較長距離,有賴于相關(guān)技術(shù)的全面提升和成本的持續(xù)降低。未來,將進(jìn)一步研究電催化與生物發(fā)酵這兩個(gè)平臺(tái)的同配性和兼容性。

上海交通大學(xué)微生物代謝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任鄧子新院士評(píng)價(jià):該研究開辟了電化學(xué)結(jié)合活細(xì)胞催化制備葡萄糖等糧食產(chǎn)物的新策略,為進(jìn)一步發(fā)展基于電力驅(qū)動(dòng)的新型農(nóng)業(yè)與生物制造業(yè)提供了新范例,是二氧化碳利用的重要發(fā)展方向。

該成果28日以封面文章形式在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·催化》發(fā)表。


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