| 2022年中國十大科技進展新聞 |
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| 我國科學(xué)家將二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸 |
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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？一項成果給出了肯定答案。
2022年，電子科技大學(xué)夏川課題組、中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院于濤課題組和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰課題組共同創(chuàng)建了一種二氧化碳轉(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。該成果2022年4月28日以封面文章形式在《自然—催化》發(fā)表。
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行發(fā)酵。這個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。
自然界中糧食作物生長受季節(jié)、地域、氣候的影響，此項研究完全實現(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?jié)摿Α?/span>
該研究開辟了電化學(xué)結(jié)合活細胞催化制備葡萄糖等糧食產(chǎn)物的新策略，為進一步發(fā)展基于電力驅(qū)動的新型農(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。
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現(xiàn)。不過，從科研成果的產(chǎn)出到規(guī)模化應(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。接下來，研究團隊將進一步研究電催化與生物發(fā)酵這兩個平臺的同配性和兼容性。■
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2023年2月刊 封面)