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天津工生所在生物电化学合成系统构建方面取得新进展

  生物电化学合成是由生物催化剂催化的在电能驱动下进行的化学品合成,但外加电能的来源和成本问题,尤其在离网的情况下,仍有待解决。酶燃料电池是一种新型的燃料电池,可通过生物酶在电极上的催化,将廉价底物中的化学能直接转化为电能,被认为是一种未来移动电能供给装置。然而目前,以电能作为最终输出的酶燃料电池,受制于功率、稳定性以及成本等问题,需发掘新的应用方向。

  近日,中国科学院天津工业生物技术研究所体外合成生物学中心研究员朱之光带领的研究团队,构建了一个自供能生物电化学合成系统,将酶燃料电池和生物酶电合成池二者结合,既解决了生物电化学合成中移动电能的来源,同时也为酶燃料电池找到了新的产品出口。以左旋多巴电化学合成为例,酪氨酸经过酪氨酸酶的氧化生成多巴醌,由葡萄糖氧化产生的电能可成为驱动力,用于多巴醌到左旋多巴的还原。该系统的最高电合成速率可达118.3 mg h–1L–1,最高库伦效率约90%。该研究首次实现了糖到电再到高价值化学品的高效转化,为其他生物电化学合成系统的构建提供了新思路。

  该研究获得中科院重点部署项目(ZDRW-ZS-2016-3S)、国家自然科学基金(21706273)的支持,相关成果近日发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering上,天津工生所助理研究员吴冉冉为论文第一作者。

  文章链接

  自供能生物电化学合成系统示意图

参考文献

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