生物電化學合成是由生物催化劑催化的在電能驅動下進行的化學品合成，但外加電能的來源和成本問題，尤其在離網的情況下，仍有待解決。酶燃料電池是一種新型的燃料電池，可通過生物酶在電極上的催化，將廉價底物中的化學能直接轉化為電能，被認為是一種未來移動電能供給裝置。然而目前，以電能作為最終輸出的酶燃料電池，受制於功率、穩定性以及成本等問題，需發掘新的應用方向。
近日，中國科學院天津工業生物技術研究所體外合成生物學中心研究員朱之光帶領的研究團隊，構建了一個自供能生物電化學合成系統，將酶燃料電池和生物酶電合成池二者結合，既解決了生物電化學合成中移動電能的來源，同時也為酶燃料電池找到了新的產品出口。以左旋多巴電化學合成為例，酪氨酸經過酪氨酸酶的氧化生成多巴醌，由葡萄糖氧化產生的電能可成為驅動力，用於多巴醌到左旋多巴的還原。該系統的最高電合成速率可達118.3 mg h–1 L–1，最高庫倫效率約90%。該研究首次實現了糖到電再到高價值化學品的高效轉化，為其他生物電化學合成系統的構建提供了新思路。
該研究獲得中科院重點部署項目（ZDRW-ZS-2016-3S）、國家自然科學基金（21706273）的支持，相關成果近日發表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering上，天津工生所助理研究員吳冉冉為論文第一作者。
自供能生物電化學合成系統示意圖
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