近日，中國科學院沈陽應用生態研究所研究員李偉明等人提出了一種“輔因子與氧化還原協同工程”新策略，通過外源添加煙酸（NA）和納米零價鐵（nZVI），成功突破了生物燃料生產中的瓶頸。相關成果發表在International Journal of Hydrogen Energy上。
在全球尋求化石燃料替代品的背景下，利用海藻等海洋生物質生產生物乙醇和生物氫等可再生能源已成為重要方向。生物乙醇和生物氫的生產過程是分開的，而利用產乙醇菌發酵褐藻協同生產氫氣和乙醇是一種極具潛力的新興技術。然而，該過程的效率受到細胞內電子載體數量和電子供給能力的雙重限制，現有的基因工程或環境調控策略往往會增加菌株的代謝負擔或工業化成本，成為該技術走向應用的主要瓶頸。
本研究中，研究人員發現煙酸作為合成輔因子NAD+的前體，能夠擴大細胞內的總NAD池，增加電子載體的“容量”，而納米零價鐵作為外部電子供體，則能提供額外的電子“供給”。當兩者協同作用時，發酵褐藻水解液的生物能源轉化效率達到了33.57%，相較于對照組提升了84.65%。研究進一步揭示，該策略的效果具有底物依賴性，在電子產出較少的葡萄糖發酵中效果更為顯著，這闡明了協同策略的核心優勢在于同時解決了“電子載體容量”和“電子供給”兩個不同層面的限制因素。
這項研究首次證實了通過協同調控輔因子庫和氧化還原狀態來克服代謝瓶頸的可行性，為從海洋生物質中高效回收生物能源提供了經濟且有效的新途徑。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2025.150575
本文鏈接：新策略突破生物燃料生產中的瓶頸http://m.sq15.cn/show-11-23905-0.html
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