烟酰胺类辅酶NAD(P)H是绝大多数氧化还原酶催化反应过程中的“能量货币”，保障了反应中所需的质子和电子供给。构建绿色、高效的辅酶NAD(P)H合成系统是酶催化生物制造过程可持续进行的关键。利用清洁能源如太阳能驱动的NAD(P)H人工光合成具有能量来源绿色，反应条件温和，过程高效且可持续等优势。理想的NAD(P)H光合成系统应具备如下特征：1）绿色的电子供给过程；2）高的能量转化效率；3）低的NAD(P)H氧化降解。目前，NAD(P)H光合成研究多集中在通过催化剂结构设计提升能量转化效率，然而绿色电子的供给及NAD(P)H的氧化降解问题亟待解决。

近日，天津大学姜忠义教授、石家福教授团队提出并构建了一种新型的NADH光合成系统，该系统包含电子供给模块和活性氧自由基（ROS）消除模块。其中，生物质衍生物的氧化作为电子供给模块提供电子，超氧化物歧化酶/过氧化氢酶（SOD/CAT）级联催化作为ROS消除模块抑制NADH氧化降解。

电子供给模块：以葡萄糖作为电子供体，在不同浓度和pH条件下实现了NADH的光合成，同时葡萄糖被氧化为葡萄糖酸和甲酸等。电子自旋共振谱显示空穴（h⁺）将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，随后超氧自由基（•O₂^-）和羟基自由基（•OH）的存在使得C-C键断裂生成甲酸等。

ROS消除模块：ROS（•O₂^-，•OH）或h⁺对NADH氧化影响顺序为•O₂^->> •OH > h⁺。该工作将SOD和CAT以不同方式引入到NADH光合成系统中，消除体系中的•O₂^-与生成的H₂O₂，从而使NADH的氧化降解受到限制，NADH光合成效率最终可提升2倍。该研究工作为光催化合成过程中可持续的电子供应及ROS的有效抑制提供了一个新策略。