大阪公立大學人工光合研究中心天尾豐教授和該大學研究生院力學研究科研究生竹内未佳組成的研究團隊，讓源於生質的化合物丙酮酸與二氧化碳相結合，使用去碳酸蘋果酸去氫酶和富馬酸水合酶兩種生物觸媒，合成了不飽和聚酯樹脂原料「富馬酸」。
圖1.以富馬酸爲原料的生物降解性聚合物合成程序（供圖：大阪公立大學）
研究團隊認爲，如果能模仿自然界利用太陽能將二氧化碳固定爲葡萄糖的光合作用原理，將需要減排的二氧化碳作爲原料，使其與有機化合物結合，轉變成塑膠製品等耐用材料，就能爲長期固定和減量二氧化碳做出貢獻。
爲此，使用去碳酸蘋果酸去氫酶（ME）使二氧化碳與源於生質的化合物丙酮酸相結合，生成L-蘋果酸。然後，再透過使用富馬酸水合酶（FUM）使其與L-蘋果酸發生脫水反應結合，合成了富馬酸，經過25小時的反應，大約14%的丙酮酸被轉化成爲了富馬酸。
圖2：透過將二氧化碳固定爲丙酮酸來合成富馬酸（供圖：大阪公立大學）。
ME：讓二氧化碳與丙酮酸結合催化產生L-蘋果酸的酶。
NADH：輔助ME，具有還原能力的輔酶。
NAD+：由NADH氧化形成。具有與NADH同樣的氧化能力的輔酶。
FUM：去除L-蘋果酸的羥基（-OH），與碳形成碳雙鍵，催化產生富馬酸的酶。
到目前爲止，富馬酸是以生物降解塑膠聚丁二酸丁二醇酯爲原料經由石油合成的，而透過本研究成果，今後將有望實施用二氧化碳和源於生質的化合物來合成。
天尾教授表示：「我們希望進一步模仿自然界光合作用的原理，建立一個以二氧化碳爲原料，利用發光能量合成富馬酸的系統，並進一步將生成的富馬酸合成爲生物降解性聚合物。此外，自然光合作用中，可以以二氧化碳爲原料合成澱粉聚合物。，對此我一直有一個夢想，就是利用人工光合作用，從二氧化碳中合成出有用的可生物降解的聚合物」。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Reaction Chemistry & Engineering
論文：Biocatalytic fumarate synthesis from pyruvate and CO2 as a feedstock
URL：doi.org/10.1039/D2RE00039C
