酵母生物膜介导的氧耐受性生物电催化：破解双氧化还原路径实现高效氢能生产

这篇研究揭示了酿酒酵母（S. cerevisiae）在富氧条件下通过胞外聚合物（EPS）中的黄素蛋白介导电子传递，实现近零过电位（40 mV）的H2演化，突破了传统氢酶（hydrogenase）的氧敏感性限制，为可持续生物氢能（green H2）生产提供了新型氧耐受性生物催化剂。

　　

亮点

传统微生物H₂生产受限于氢酶（hydrogenase）的氧敏感性，而本研究首次发现缺乏典型氢酶的酿酒酵母（S. cerevisiae）能在富氧环境中高效催化产氢。其生物膜中的氧化还原活性胞外聚合物（EPS）富含黄素蛋白，构建了导电网络，使H₂在pH 7.2和25°C下以40 mV超低过电位生成。

结果与讨论

扫描电镜（SEM）显示，酵母生物膜修饰的碳纸电极（CP-Sc）上细胞密集包裹于EPS基质（图1B绿色标注），形成高表面积界面以优化电子传递。这种EPS框架不仅稳定生物膜，还通过黄素介导的双路径（直接电子转移与氧化还原穿梭）协同驱动H₂演化，同时竞争性抑制氧还原反应（ORR）。

结论

S. cerevisiae生物膜在空气饱和电解液（约27 mmol·L^?1 O₂）中仍保持产氢活性，避免了传统氢酶系统的氧化失活问题。其EPS的形态、化学与电催化特性为开发耐氧生物电化学系统（BES）提供了新思路。