半化学方法制氢化酶 生物基氢气生产取进展

近日，德国波鸿鲁尔大学（RUB）的研究人员采用半化学合成方法，用惰性铁配合物和蛋白生物合成前体制备出具有生物活性的氢化酶。

当前从活细胞中提取氢化酶非常困难，因此这方面的工业应用还需要很长一段时间。RUB的这项研究在生物基氢气生产方面取得了决定性成果。相关成果发表于《自然—化学生物学》杂志。

氢化酶在许多单细胞生物中对于维持能量平衡发挥着重要作用。对人类而言，它们可以帮助产生清洁能源载体——氢气。因此，生物学家和化学家们多年来一直努力使这些酶及其化学合成能适合工业应用，如经济实惠和环保的新型燃料电池材料等。

氢气是燃料电池最理想的燃料，不仅纯度高，而且在燃料电池汽车上可以直接供电池使用，不需要重整器和净化器等复杂的附属设备和装置。以氢气为燃料的燃料电池发动机系统比较简单，燃料电池启动快、性能稳定，对负荷变化的响应快，基本上是“零污染”，相对成本较低。

研究小组发现，被称为铁—铁氢化酶的催化活性主要基于一个具有复杂结构的活性中心，包含了铁、一氧化碳和氰化物。为了跳过繁琐又低效的氢化酶生产过程，化学家们已经重新创建具有催化活性的酶成分。虽然构建成功，但这个化学仿制品只产生少量氢气。因此研究小组提出了在活体生物中提取氢化酶的优化方法，该方法已刊登于2013年6月的《自然》杂志。

氢化酶的应用前景广阔，但要将其工业化生产还非常困难。在理想的条件下，一个氢化酶每秒可以产生9000个氢分子。大自然创造了一个在没有任何贵金属存在的情况下异常活跃的催化剂。