大阪公立大學人工光合成研究中心天尾豐教授、大阪市立大學研究生院理學研究科紀太悠研究生組成的研究團隊，透過組合利用太陽光的光氧化還原系和2種酶，讓二氧化碳與丙酮結合生成了3-羥基丁酸，該反應的產率高達約80%。3-羥基丁酸是製造不溶於水且具有強度的聚酯、通常多用於包裝材料的多羥基丁酸（PHB）的原料。
圖1.透過丙酮和二氧化碳合成3-羥基丁酸的新型人工光合作用（供圖：大阪公立大學）
參考自然界的植物利用太陽能將二氧化碳固定成葡萄糖和澱粉的天然光合作用，研究團隊認爲如果能把二氧化碳作爲原料固定成有機化合物，那麼就可以製造出生物分解性塑膠原料及塑膠本身，從而實施完美的人工光合作用。
爲此，研究團隊在光合細菌中發現並提取出了丙酮羧化酶（Acetone carboxylase，AC）和3-羥基丁酸去氫酶（3-Hydroxybutyrate Dehydrogenase，HBDH），並將二者加入到了由色料和觸媒構成的光氧化還原系中。
結果成功使二氧化碳與丙酮相結合，透過AC的作用生成了乙酰乙酸，透過HBDH的作用將乙酰乙酸轉化成爲3-羥基丁酸。丙酮的產率高達約80%，透過這種使用人工光合作用的新技術，高效合成了3-羥基丁酸。
天尾教授表示：「目前在推進之中中的大多數的人工光合作用，大都是要麼分解水制氫，要麼還原二氧化碳製取一氧化碳、甲酸、甲醇等，這些研究都旨在生成新一代燃料。而我們則重新審視了以二氧化碳爲原料形成澱粉這種聚合體材料的天然光合作用的原理，希望能夠研發出以二氧化碳製造有用的生物降解性塑膠的人工光合作用」。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Chemical Communications
論文：Visible-light driven3-hydroxybutyrate synthesis from CO2 and acetone with the hybrid system of photocatalytic NADH regeneration and multi-biocatalysts
DOI：doi.org/10.1039/D2CC03660F
