九州大學（Kyushu University）研究人員建造的示範流動反應器通過電驅動反應將原料連續轉化為氨基酸。通過選擇正確的電催化劑和原料組合，研究人員實現了氨基酸的高效合成。這種生產氨基酸的方法比目前的方法消耗的資源更少，並且有一天可能會使用類似的方法為生活在太空中的人們提供生存所需的一些必需營養素。圖片：Szabolcs Arany，九州大學
日本九州大學的一項新研究有朝一日可以幫助人類遠離地球生活，從而為他們在太空中生存提供一些營養，甚至為生命的起源提供線索。
國際碳中和能源研究所的研究人員報告了一種新的過程，該過程利用電來驅動氨基酸的高效合成，為更簡單更少資源的生命關鍵要素的生產打開了大門。
氨基酸除了是蛋白質的基本組成部分外，還是許多種功能材料，如飼料添加劑、增味劑和藥物。
但是，目前大多數人工生產氨基酸的方法都是基於微生物的發酵，這是一個耗費時間和資源的過程，因此在空間有限和資源受限的條件下生產這些重要營養素不切實際。
因此，研究人員一直在尋找通過電力驅動的有效生產方法，因為電力是可以通過可再生資源產生的。但迄今為止，人們一直在使用有毒的鉛或汞或昂貴的鉑電極，導致效率和選擇性低下。
Takashi Fukushima和Miho Yamauchi在《化學通訊》上發表文章說，他們成功地利用豐富的材料有效地合成了幾種類型的氨基酸。
Yamauchi說：“整體反應很簡單，但我們需要正確地結合起始原料和催化劑，使其能夠在不依賴稀有原料的情況下真正發揮作用。”
研究人員最終確定二氧化鈦作為電催化劑和稱為α-酮酸的有機酸作為關鍵的源材料。二氧化鈦在地球上非常豐富，同時可以很容易地從木質生物質中提取α-酮酸。
實驗原理
將α-酮酸和氮源（如氨水或羥胺）放置在水基溶液中，並使用兩個電極（其中一個是二氧化鈦）使電流通過，從而合成了七種氨基酸（丙氨酸，甘氨酸，天冬氨酸，穀氨酸，亮氨酸，苯丙氨酸和酪氨酸，即使在溫和條件下也能高效，高選擇性地進行。
氫氣也是反應的一部分，這是水中電極之間通電的自然結果。
除了演示反應之外，研究人員還構建了可以連續電化學合成氨基酸的流動反應器，這表明了將來擴大生產規模的可能性。
Yamauchi評論說：“我們希望我們的方法將為未來太空中人造碳和氮的循環構建提供有用的線索。”
她補充說：“電化學過程還被認為通過非生物途徑為生命生產基本化學物質，從而在生命起源中發揮了作用，因此我們的發現也可能有助於闡明生命創造的奧秘。”
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