此前，我國(guó)科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的從頭合成。二氧化碳還能“變”其他東西嗎？

答案是肯定的。

日前，我國(guó)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)了一種二氧化碳轉(zhuǎn)化新路徑，通過(guò)電催化與生物合成相結(jié)合，我國(guó)科學(xué)家讓二氧化碳“變”葡萄糖和脂肪酸，為人工和半人工合成“糧食”提供了新路徑。

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(zhuǎn)化為葡萄糖或者油脂，長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外研究者眾多，但成功案例非常罕見(jiàn)。

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。“這個(gè)過(guò)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(lái)合成葡萄糖和脂肪酸。”研究完成者之一、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾杰說(shuō)。

通過(guò)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(zhǎng)鏈產(chǎn)品的示意圖

自然界中糧食作物生長(zhǎng)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。“利用這種電催化與生物合成相結(jié)合的模式，‘從無(wú)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?rdquo; 研究完成者之一、中國(guó)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(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)模化應(yīng)用仍有較長(zhǎng)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(lái)，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(guó)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，我國(guó)科學(xué)家讓二氧化碳“變”葡萄糖和脂肪酸，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。