此前，我国科学家在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。那么，二氧化碳除了可以“变”淀粉，还能“变”其他东西吗？答案是肯定的。

　　4月28日，中国科学家在《自然—催化》上发表的一项最新研究表明，通过电催化结合生物合成的方式，将二氧化碳高效还原合成高浓度乙酸，进一步利用微生物可以合成葡萄糖和油脂。

　　中国科学院院士、中国催化专业委员会主任李灿研究员认为，该工作耦合人工电催化与生物酶催化过程，发展了一条由水和二氧化碳到含能化学小分子乙酸，后经工程改造的酵母微生物催化合成葡萄糖和游离的脂肪酸等高附加值产物的新途径，为人工和半人工合成“粮食”提供了新的技术。

　　二氧化碳如何变成葡萄糖和油脂？

　　中国科学技术大学教授曾杰介绍，首先需要把二氧化碳转化为可供微生物利用的乙酸，方便微生物发酵。他们利用新型固态电解质反应装置，直接得到了纯乙酸水溶液。

　　得到乙酸后，研究者们尝试利用酿酒酵母这一微生物来合成葡萄糖。

　　酿酒酵母主要用于奶酪、馒头、酿酒等发酵行业，同时也因其优秀的工业属性，常被用作微生物制造与细胞生物学研究的模式生物。利用酿酒酵母通过乙酸来合成葡萄糖的过程，就像是微生物在“吃醋”，酿酒酵母通过不断地“吃醋”来合成葡萄糖。

　　中国科学院深圳先进技术研究院研究员于涛说，“利用模式生物酿酒酵母‘从无到有’地在克级水平合成了葡萄糖，这代表了该策略较高的生产水平与发展潜力。”

　　游离脂肪酸是一类C8-C18组成的长链多碳化合物总称，因其在生产油脂化学品和生物燃料生产方面的潜在用途而受到广泛关注。目前有关游离脂肪酸生产研究主要以葡萄糖为底物，研究人员以电催化合成乙酸为底物，在构建的产脂肪酸菌株中合成了脂肪酸。

　　高效的二氧化碳电还原制备高附加值化学品和燃料的工艺被学界认为是建设未来“零碳排放”物质转化的重要研究方向之一。目前对二氧化碳电还原技术的研究大多局限于一碳和二碳等小分子产物，如何高效、可持续地将二氧化碳转化为富含能量的碳基长链分子仍然是一个巨大的挑战。

　　“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用于生产和生活。”电子科技大学教授夏川表示。

　　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。

　　这一成果由电子科技大学夏川课题组、中国科学院深圳先进技术研究院于涛课题组与中国科学技术大学曾杰课题组共同完成。郑婷婷、张梦露、吴良焕为共同第一作者，曾杰、于涛、夏川为共同通讯作者。（瞭望新媒体记者 扈永顺）□