让二氧化碳高效变成“糖与油”，中国科学家再获新突破！( 二 ) 本文转自：文汇报二氧化碳除

然而，酿酒酵母不仅会“吃醋” ，也会吃葡萄糖，这就会影响产量。对此，研究团队敲除了酿酒酵母中代谢葡萄糖的三个关键酶元件——Glk1、Hxk1和Hxk2 ， “废除”了酿酒酵母代谢葡萄糖的能力。
敲除之后，实验中的工程酵母菌株在摇瓶发酵的条件下，合成的葡萄糖产量达到1.7 g/L 。不过，科学家还不满意，为了进一步提升合成的葡萄糖产量，他们还要加强它本身积累葡萄糖的能力。
于是，研究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。

文章图片

文章图片

▲酿酒酵母菌株工程改造
于涛表示，这两种酶可以“另辟蹊径” ，将酵母体内其他通路中的磷酸分子转化为葡萄糖，增加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2.2 g/L ，产量提高了30%！
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脂肪酸，合成脂肪酸含量检测可达448.5 mg/L,
电子载物+生物工厂，助力生产高附加值化合物
近年来，随着新能源发电的迅速崛起，电力成本下降，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。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。
学界将“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”作为一个巨大的挑战。“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。”夏川说。
曾杰表示， “通过电催化结合生物合成的新型催化方式，可以有效提高碳的附加值。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。
“该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发展方向。”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评价道。
【让二氧化碳高效变成“糖与油”，中国科学家再获新突破！】郑婷婷、张梦露、吴良焕为论文的共同第一作者，曾杰、于涛、夏川为共同通讯作者。