近日，中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队在人工光合成—生物制造“接力”合成L-乳酸研究方面取得新进展。他们通过人工光合成交叉合成生物学，利用二羟基丙酮作为中间体，实现了利用太阳能等可再生能源将二氧化碳和水合成光学纯L-乳酸。
2017年，李灿团队研发了一种高选择性、高稳定性的二氧化碳加氢制甲醇固溶体催化剂，并于2020年在兰州新区完成了全球首套千吨级液态太阳燃料合成的全流程中试项目，迈出了太阳能等可再生能源转化为液体燃料的关键一步。他们形象地称这种液态太阳燃料为“液态阳光”。李灿院士表示，以“液态阳光”为基础，通过人工光合成与合成生物学的“接力”，就可以实现从二氧化碳通过绿色生物制造合成各种化学品和高端化学品。
在此项研究中，团队通过化学催化与生物细胞催化“接力”策略，首先以“液态阳光”甲醇为基础，经光、热催化制备二羟基丙酮；然后通过细胞催化将其转化为光学纯L-乳酸。研究发现，毕赤酵母细胞能将二羟基丙酮近乎完美地转化为L-乳酸，转化率高达99%，补料分批发酵时L-乳酸产量可达100克/升以上，相比催化转化葡萄糖(粮食来源)合成L-乳酸具有显著优势。
该策略结合了化学催化二氧化碳的催化转化优势与生物合成的产物选择性优势，其中二羟基丙酮作为生物转化的中心代谢物，通过不同的工程微生物，可以实现目标导向的生物制造各种高端生物基化学品，特别是大宗食品饲料类生物大分子原料等。未来，李灿团队将通过进一步的技术开发和放大示范验证，使二氧化碳和水合成光学纯L-乳酸走向工业应用。
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