二氧化碳微生物转化与体外酶催化体系研究进展

作     者：叶伟 李芮 姜卫红 顾阳 YE Wei;LI Rui;JIANG Weihong;GU Yang

作者机构：中国科学院分子植物科学卓越创新中心中国科学院合成生物学重点实验室上海200032 河南大学生命科学学院河南开封475004 

出 版 物：《合成生物学》 (Synthetic Biology Journal)

年 卷 期：2023年第4卷第6期

页      面：1223-1245页

核心收录：

学科分类：08[工学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：国家重点研发计划(2018YFA0901500) 上海市科学技术委员会科研计划项目(21DZ1209100) 中国科学院洁净能源创新研究院合作基金项目(DNL202013) 

主　　题：二氧化碳 有机低碳 生物利用 体外酶催化 高附加值产品 

摘      要：二氧化碳(CO_(2))是主要的温室气体,但同时也是一种储量巨大、廉价、安全且易得的可再生资源。在我国“碳达峰、碳中和战略目标的驱动下,如何有效减少CO_(2)排放并转而利用这一重要碳资源已成为当前的研究热点与重点,这同时也加快了CO_(2)捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术的发展和创新。生物转化是实现CO_(2)利用的主要路径之一,既能够直接催化、转化CO_(2)合成目标产物,也可以与化学催化路径相耦合实现对CO_(2)来源的有机低碳资源(如甲醇、甲酸、乙酸)的有效转化及定向合成,因此有望在国家“双碳目标的实现中发挥重要作用。本文对近年来CO_(2)生物转化的研究进展进行了梳理和总结,指出了现有技术路线的特点和不足,并对今后的研究重点和方向提出了建议。总体而言,CO_(2)生物利用技术目前尚处于起步阶段。基于化能自养细菌的合成气(CO_(2)/CO)发酵生产乙醇虽已实现工业化,但仍需要进一步优化和提高CO_(2)的转化利用效率,并获得除乙醇外更多的高值产品,从而提升整个技术路线的经济性。而其他的CO_(2)生物转化路径,无论是化学-生物发酵耦合还是体外酶催化,目前离大规模应用还有较大距离,需要进一步优化技术体系和降低成本来满足工业化需求。