近日，中國科學院大連化學物理研究所李燦院士團隊在人工光合成—生物制造“接力”合成L-乳酸研究方面取得新進展。他們通過人工光合成交叉合成生物學，利用二羥基丙酮作為中間體，實現(xiàn)了利用太陽能等可再生能源將二氧化碳和水合成光學純L-乳酸。
2017年，李燦團隊研發(fā)了一種高選擇性、高穩(wěn)定性的二氧化碳加氫制甲醇固溶體催化劑，并于2020年在蘭州新區(qū)完成了全球首套千噸級液態(tài)太陽燃料合成的全流程中試項目，邁出了太陽能等可再生能源轉(zhuǎn)化為液體燃料的關鍵一步。他們形象地稱這種液態(tài)太陽燃料為“液態(tài)陽光”。李燦院士表示，以“液態(tài)陽光”為基礎，通過人工光合成與合成生物學的“接力”，就可以實現(xiàn)從二氧化碳通過綠色生物制造合成各種化學品和高端化學品。
在此項研究中，團隊通過化學催化與生物細胞催化“接力”策略，首先以“液態(tài)陽光”甲醇為基礎，經(jīng)光、熱催化制備二羥基丙酮；然后通過細胞催化將其轉(zhuǎn)化為光學純L-乳酸。研究發(fā)現(xiàn)，畢赤酵母細胞能將二羥基丙酮近乎完美地轉(zhuǎn)化為L-乳酸，轉(zhuǎn)化率高達99%，補料分批發(fā)酵時L-乳酸產(chǎn)量可達100克/升以上，相比催化轉(zhuǎn)化葡萄糖(糧食來源)合成L-乳酸具有顯著優(yōu)勢。
該策略結(jié)合了化學催化二氧化碳的催化轉(zhuǎn)化優(yōu)勢與生物合成的產(chǎn)物選擇性優(yōu)勢，其中二羥基丙酮作為生物轉(zhuǎn)化的中心代謝物，通過不同的工程微生物，可以實現(xiàn)目標導向的生物制造各種高端生物基化學品，特別是大宗食品飼料類生物大分子原料等。未來，李燦團隊將通過進一步的技術開發(fā)和放大示范驗證，使二氧化碳和水合成光學純L-乳酸走向工業(yè)應用。
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