近日，中國科學院大連化學物理研究所李燦院士團隊在人工光合成—生物制造“接力”合成L-乳酸研究方面取得新進展。他們通過人工光合成交叉合成生物學，利用二羥基丙酮作為中間體，實現了利用太陽能等可再生能源將二氧化碳和水合成光學純L-乳酸。
2017年，李燦團隊研發了一種高選擇性、高穩定性的二氧化碳加氫制甲醇固溶體催化劑，并于2020年在蘭州新區完成了全球首套千噸級液態太陽燃料合成的全流程中試項目，邁出了太陽能等可再生能源轉化為液體燃料的關鍵一步。他們形象地稱這種液態太陽燃料為“液態陽光”。李燦院士表示，以“液態陽光”為基礎，通過人工光合成與合成生物學的“接力”，就可以實現從二氧化碳通過綠色生物制造合成各種化學品和高端化學品。
在此項研究中，團隊通過化學催化與生物細胞催化“接力”策略，首先以“液態陽光”甲醇為基礎，經光、熱催化制備二羥基丙酮；然后通過細胞催化將其轉化為光學純L-乳酸。研究發現，畢赤酵母細胞能將二羥基丙酮近乎完美地轉化為L-乳酸，轉化率高達99%，補料分批發酵時L-乳酸產量可達100克/升以上，相比催化轉化葡萄糖(糧食來源)合成L-乳酸具有顯著優勢。
該策略結合了化學催化二氧化碳的催化轉化優勢與生物合成的產物選擇性優勢，其中二羥基丙酮作為生物轉化的中心代謝物，通過不同的工程微生物，可以實現目標導向的生物制造各種高端生物基化學品，特別是大宗食品飼料類生物大分子原料等。未來，李燦團隊將通過進一步的技術開發和放大示范驗證，使二氧化碳和水合成光學純L-乳酸走向工業應用。
