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摘 要：研究小组使用从名为氧化葡萄糖酸杆菌的乙酸菌中提取的的乙醇脱氢酶（ADH）和乙醛脱氢酶（ALDH），实现了高功率、高效率的生物电化学级联反应；同时研制出可同时获得电能和生产乙酸的生物燃料电池，输出功率是此前报道的10倍以上，乙醇向乙酸转化的电解效率达到100±4%。
关键词：生物乙醇、生物电化学级联反应、生物燃料电池、乙酸菌、酶
以100%的电解效率燃烧生物乙醇
——利用生物和数理的力量开发生物催化的二级级联反应
研究小组使用从名为氧化葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter oxydans）的乙酸菌中提取的的乙醇脱氢酶（ADH）和乙醛脱氢酶（ALDH），实现了高功率、高效率的生物电化学级联反应。
ADH和ALDH是构成乙酸菌呼吸链电子传递系统的酶，可作为将生物乙醇转化为能量的催化剂。这两种酶具有可以与电极直接进行电子转移的特征，能实现优异的物质-能量转化（副反应风险低且电解效率高）。
此次，研究人员开展了低温电子显微镜观察和单粒子像解析，分别以2.5 Å（埃）和2.7 Å的分辨率对ADH和ALDH成功进行了结构解析。另外，根据该分析结果，设计了最佳的酶-电极反应场，在同一反应场中同时运用两种酶的构想，实现了乙醇→乙醛→乙酸的两级氧化反应。此外，基于数理模型优化了该级联反应的效率，研制出可同时获得电能和生产乙酸的生物燃料电池。该电池的输出功率是此前报道的10倍以上，而且乙醇向乙酸转化的电解效率达到100±4%，表现出卓越的性能。