电催化-合成生物学协同策略

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于涛团队:转化丙酮电&生物催化合成香豆酸、脂肪酸、番茄红素等高值天然产物 | Nature Sustainability
合成生物学与绿色生物制造· 2025-06-10 17:22
合成生物学与绿色生物制造技术突破 - 于涛课题组通过电化学偶联微生物细胞工厂实现CO2到葡萄糖和脂肪酸的高效转化("空气变粮油"),该成果入选2022年"中国十大科技进展新闻" [1] - 课题组在酵母细胞内构建合成能量系统("双引擎"设计),支持细胞生长并提升脂肪酸合成效率,同时实现低碳化合物(C1-3)向糖及糖衍生物(葡萄糖、肌醇等)的转化 [2] 电催化-生物催化耦合系统创新 - 研究团队提出电催化-合成生物学协同策略,将化工副产品丙酮通过电化学加氢转化为高纯异丙醇(IPA),再经微生物发酵生成高附加值天然产物(如对香豆酸、番茄红素等) [3][6] - 采用应力调控钌催化剂(I-Ru)实现95.6%的IPA法拉第效率和-240 mA cm-2的偏电流密度,通过反向双极膜电极设计完成100%高纯IPA转化 [8][10] 技术应用与产业化前景 - 代谢工程改造的酿酒酵母可直接利用电合成IPA,选择性生产C6-C40长链天然产物(脂肪酸、番茄红素等) [12] - 该技术为化工副产物资源化利用提供新方案,推动清洁电能驱动化学工业革新,未来研究方向包括反应器优化和代谢通路调控 [15] 行业活动与商业化推进 - 第四届合成生物与绿色生物制造大会(SynBioCon 2025)将于8月在济南举办,聚焦AI+生物制造、绿色化工等议题,促进科技成果转化与产业合作 [16]