二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄）是导致全球气候变暖的主要温室气体。作为碳排放量最高的国家，我国面临巨大的减排压力。若以CO₂和CH₄为原料合成高值化学品，既可以减少其排放，又可以解决原料短缺的问题，是非常具有吸引力的温室气体减排策略。生物转化能够在温和条件下将CO₂和CH₄转化为高附加值的复杂化学品，具有选择性高、能耗低、环境友好等优势，是具有显著绿色制造特征的温室气体高值化途径。直接催化CO₂和CH₄转化的酶是决定温室气体转化效率和目标产物产量的关键，在温室气体的生物转化过程中扮演着重要角色。

近日，西安交通大学费强教授团队在国际生物技术著名期刊《生物技术进展》（Biotechnology Advances）以“CO₂和CH₄的生物催化：关键酶与挑战”（Biocatalysis of CO₂and CH₄: Key enzymes and challenges）为题发表综述文章。文章总结了直接催化CO₂和CH₄转化的酶及相应的反应，分析了当前CO₂和CH₄的生物催化面临的催化效率低、反应机制尚不明确、酶构效关系认识不足、酶稳定性差、辅助因子昂贵和依赖活细胞等挑战，针对性地提出了从动态视角审视酶与温室气体间的互作关系、系统表征固定化酶催化活性降低的确切因素、新型功能材料与酶固定化相结合、构建人工辅因子循环系统、CO₂的还原和CH₄氧化过程耦联等研究思路。文章为突破CO₂和CH₄的生物催化面临的瓶颈提供了方法指引，为建立高效、稳定、经济的温室气体生物催化反应系统提供了备选方案，助力国家“双碳”战略目标的实现和生物制造战略的实施。

生物催化CO₂和CH₄面临的挑战与应对工具

西安交通大学为唯一通讯单位，化工学院副教授李爱朋为第一作者，费强教授为通讯作者。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金项目、陕西省杰出青年科学基金和陕西省高校青年创新团队项目的支持。

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0734975024000417