大阪公立大学人工光合研究中心天尾丰教授和该大学研究生院力学研究科研究生竹内未佳组成的研究团队，让源于生物质的化合物丙酮酸与二氧化碳相结合，使用脱碳酸苹果酸脱氢酶和富马酸水合酶两种生物催化剂，合成了不饱和聚酯树脂原料“富马酸”。
图1.以富马酸为原料的生物降解性高分子合成过程（供图：大阪公立大学）
研究团队认为，如果能模仿自然界利用太阳能将二氧化碳固定为葡萄糖的光合作用原理，将需要减排的二氧化碳作为原料，使其与有机化合物结合，转变成塑料制品等耐用材料，就能为长期固定和减少二氧化碳做出贡献。
为此，使用脱碳酸苹果酸脱氢酶（ME）使二氧化碳与源于生物质的化合物丙酮酸相结合，生成L-苹果酸。然后，再通过使用富马酸水合酶（FUM）使其与L-苹果酸发生脱水反应结合，合成了富马酸，经过25小时的反应，大约14%的丙酮酸被转化成为了富马酸。
图2：通过将二氧化碳固定为丙酮酸来合成富马酸（供图：大阪公立大学）。
ME：让二氧化碳与丙酮酸结合催化产生L-苹果酸的酶。
NADH：辅助ME，具有还原能力的辅酶。
NAD+：由NADH氧化形成。具有与NADH同样的氧化能力的辅酶。
FUM：去除L-苹果酸的羟基（-OH），与碳形成碳双键，催化产生富马酸的酶。
到目前为止，富马酸是以生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯为原料经由石油合成的，而通过本研究成果，今后将有望实现用二氧化碳和源于生物质的化合物来合成。
天尾教授表示：“我们希望进一步模仿自然界光合作用的原理，建立一个以二氧化碳为原料，利用光能合成富马酸的系统，并进一步将生成的富马酸合成为生物降解性高分子。此外，自然光合作用中，可以以二氧化碳为原料合成淀粉高分子。，对此我一直有一个梦想，就是利用人工光合作用，从二氧化碳中合成出有用的可生物降解的高分子”。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Reaction Chemistry & Engineering
论文：Biocatalytic fumarate synthesis from pyruvate and CO2 as a feedstock
URL：doi.org/10.1039/D2RE00039C
