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,因此往往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。

鉴于此,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。

微生物作为活细胞工厂,其优点是产物多样性很高,能合成许多无法人工生产或人工生产效率很低的化合物,是非常丰富的“物质合成工具箱”。

比如,在人们常见的白酒、馒头、抗生素等食品药品的加工中,微生物就发挥着重要作用。

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。”

未来要合成淀粉、制造色素、生产药物等,在保持原有电催化设施的同时,只需更换发酵使用的微生物即可。

“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。

相关论文信息:

https://www.nature.com/articles/s41929-022-00775-6