二氧化碳能合成葡萄糖和脂肪酸（科技自立自强）(2)

　　“利用模式生物酿酒酵母‘从无到有’的在克级水平合成葡萄糖，这代表了该方式较高的生产水平与发展潜力。”于涛说，为了进一步提升合成的葡萄糖产量，不仅要废除酿酒酵母代谢葡萄糖的能力，还要加强它本身积累葡萄糖的能力。

　　于是，科研人员又敲除了两个疑似具备代谢葡萄糖能力的酶元件，同时插入来自泛菌属和大肠杆菌的葡萄糖磷酸酶元件。

　　于涛表示，这两种酶可以将酵母体内其他通路中的磷酸分子转化为葡萄糖，加强了酵母菌积累葡萄糖的能力。经过改造后的工程酵母菌株的葡萄糖产量达到2.2g/L，产量提高了30%。

　　在利用乙酸制备脂肪酸的过程中，研究人员通过类似的基因编辑技术，强化了酵母细胞生成脂肪酸的能力。经过改造后的酵母菌株对脂肪酸的产量达到448.5mg/L（毫克/升）。

　　新型催化方式，有助于高效制备高附加值化学品

　　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认为，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，是二氧化碳利用方面的重要方向。

　　近年来，随着新能源发电的迅速崛起，二氧化碳电还原技术已经具备与依赖化石能源的传统化工工艺竞争的潜力。因此，研究关于二氧化碳电还原制备高附加值化学品及燃料的高效工艺，被学界认为是实现零碳排放的重要研究方向之一。

　　目前，如何高效、可持续地将二氧化碳转化为富含能量的长链分子仍是巨大挑战。

　　夏川说：“为了规避二氧化碳电还原的产物局限性，可考虑将二氧化碳电还原过程与生物过程相耦合，以电催化产物作为电子载体，供微生物后续发酵合成长碳链的化学产品，进而用于生产和生活。”

　　合适的电子载体对微生物发酵至关重要。由于二氧化碳电还原的气相产物均难溶于水，生物利用效率低，因此优先选择二氧化碳电还原的液相产物作为生物发酵的电子载体。然而，普通电化学反应器中所得的液体产物是与电解质盐混在一起的混合物，不能直接用于生物发酵。固态电解质反应器的开发有效解决了二氧化碳电还原液体产物分离的问题，可以连续稳定地为微生物发酵提供液态电子载体。

　　微生物的优点是产物多样性很高，能够合成许多无法通过人工生产或人工生产效率很低的化合物。

　　曾杰表示：“接下来，我们将进一步研究电催化与生物发酵这两个平台的同配性和兼容性。”未来如果要合成淀粉、制造色素、生产药物等，只需保持电催化设施不改变，更换发酵使用的微生物就能实现。

(责编：赵欣悦、岳弘彬)