近日，西安交通大学费强团队在将温室气体转化为琥珀酸的研究中取得新进展，为甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂）向高价值化学品的高效转化提供了一种创新的方法，相关研究成果作为封面文章发表在《农业与食品化学杂志》。

甲烷和二氧化碳是导致全球气候变暖的主要温室气体，它们的排放量与温室效应紧密相关。为了应对能源使用活动产生的温室气体排放导致的全球气候变暖问题，全球学术界和产业界越来越重视甲烷和二氧化碳的捕获与利用。通过先进的生物制造技术和合成生物学技术，可以利用微生物有效地固定这些温室气体，这不仅能够显著减少温室气体的排放，而且可以将沼气、煤矿瓦斯、废弃天然气转化为高价值的化学品，这对于实现中国的碳中和目标和能源的高效综合利用具有重大意义。琥珀酸作为一种重要的二元羧酸，在医药、可降解塑料和食品添加剂的生产中有着广泛的应用。因此，利用甲烷和二氧化碳作为原料生产琥珀酸，可以减少对化石资源的依赖，拓展生物制造的原料来源，并推动国家的绿色可持续发展。

该研究团队首次在I型甲烷氧化菌中引入了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，异源重构了丝氨酸途径，实现了甲烷和二氧化碳的共同利用。通过同位素标记实验，团队验证了人工丝氨酸途径的成功构建，并确认了二氧化碳被定向导入琥珀酸的生物合成过程。此外，通过高密度发酵技术，实现了甲烷基琥珀酸的最高产量。该研究显著提高了I型甲烷氧化菌的整体碳通量和利用效率，并深入解析了底盘细胞工厂中碳代谢流的协同适配机制。这一策略为实现可持续的生物制造模式提供了新的思路。

甲烷氧化菌共利用CH₄和CO₂生物合成琥珀酸。（课题组供图）

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相关论文信息： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.4c05097