日前，我國科學(xué)家獨創(chuàng )了一種二氧化碳轉化新路徑，通過(guò)電催化與生物合成相結合，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(guò)電化學(xué)耦合生物發(fā)酵實(shí)現將二氧化碳和水轉化為長(cháng)鏈產(chǎn)品的示意圖。（研究團隊供圖）
將二氧化碳人工轉化為高附加值化合物，“變廢為寶”，是科技界持續攻關(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(guò)催化過(guò)程將二氧化碳轉化為葡萄糖或者油脂，長(cháng)期以來(lái)國內外研究者眾多，但成功案例非常罕見(jiàn)。
此項研究中，科研人員首先將二氧化碳高效還原合成高濃度乙酸，然后用釀酒酵母對乙酸進(jìn)行發(fā)酵。“這個(gè)過(guò)程可以理解為，先將二氧化碳轉化為釀酒酵母的‘食物’乙酸，然后釀酒酵母不斷‘吃醋’來(lái)合成葡萄糖和脂肪酸。”研究完成者之一、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾杰說(shuō)。
自然界中糧食作物生長(cháng)受季節、地域、氣候的影響，此項研究完全實(shí)現人工可控，突破了眾多外界條件限制。“利用這種電催化與生物合成相結合的模式，‘從無(wú)到有’地在克級水平合成了葡萄糖，這顯示了該策略較高的生產(chǎn)水平與發(fā)展潛力。”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(shuō)。
“未來(lái)，如果要合成淀粉、制造色素、生產(chǎn)藥物等，只需保持電催化設施不變，更換發(fā)酵使用的微生物就能實(shí)現。”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?；瘧萌杂休^長(cháng)距離，有賴(lài)于相關(guān)技術(shù)的全面提升和成本的持續降低。未來(lái)，將進(jìn)一步研究電催化與生物發(fā)酵這兩個(gè)平臺的同配性和兼容性。
上海交通大學(xué)微生物代謝國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任鄧子新院士評價(jià)：該研究開(kāi)辟了電化學(xué)結合活細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)展基于電力驅動(dòng)的新型農業(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。
記者：張泉
(責任編輯：張云文)
