【南林新闻中心讯】近日，taptap官网森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室研究团队在国际化学工程领域顶级期刊《AIChE Journal》（美国化学工程师学会会刊）发表题为“Harnessing fragmented cells as biocatalysts: The critical size for sustaining the integrity of the electron transport chain”的研究论文（论文链接：https://doi.org/10.1002/aic.70281）。taptap官网为第一完成单位，化学工程学院青年教师华夏为第一作者，徐勇教授为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金项目资助（22408174, 32571999）及森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室支持。

该成果是团队长期聚焦全细胞和亚细胞结构高效生物催化氧化的系列研究成果之一，也是继2022年后在《AIChE Journal》上发表的第二篇相关研究论文（论文链接：https://doi.org/10.1002/aic.18005）。生物催化氧化是生物工程领域的核心平台技术之一，可转化生产多种醛和酸类化学品，广泛应用于食品、医药、能源、材料及环保等领域。其中，氧化葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter oxydans）是重要的模式微生物，可定向催化氧化醇羟基和醛基，开展其催化机理与新方法具有重要的科学意义。传统好氧生物必须催化依赖于完整的全细胞结构，存在着细胞分解代谢、跨细胞壁及细胞膜传质屏障、细胞活性依赖等问题。

针对上述问题，本论文基于前期的全细胞水平研究成果延伸和拓展性研究，进一步探索并提出了从“完整细胞”到“细胞功能碎片（模块）”的生物催化氧化新思路，发现了亚细胞水平多过程耦合催化氧化的尺寸效应，并结合反应器传质强化实现了非完整细胞结构的可持续和高效催化氧化。通过精准控制细胞破碎及尺寸，获得具有完整质膜周质酶与膜电子传递链耦合功能的质膜碎片（模块），打破了“完整细胞是维持电子传递链功能必要条件”的传统认知。细胞碎片系统消除了物质分解代谢的分流作用，实现了反应底物的100%产品定向转化，较完整细胞结构催化提高产率20%-30%。上述系列研究成果可为细胞多尺度结构以及人工细胞反应器的相关研发提供重要的理论指导和技术支撑。