气体处理金属酶对未来的生物和生物启发技术很感兴趣。特别重要的是氢化酶和固氮酶，它们都可以通过质子（H⁺）的还原产生分子氢（H₂）。

有鉴于此，瑞士Ross D Milton等人，报道了使用旋转环盘电化学（RRDE）和质谱（MS）来追踪H₂的产生以及使用梭状芽孢杆菌[FeFe]-氢化酶从氘（D⁺）还原产生的同位素（HD和D₂）。

本文要点

1）报道了用RRDE和MS两种不同的方法来研究电极表面气处理金属酶制氢。[FeFe]氢化酶CpI用作“模型”金属酶，钴金属基氧化还原聚合物被用于固定化酶和介导电子以进行H⁺还原。研究表明，RRDE的铂环电极可以有效地实时监测氢气的生成。

2）此外，在线MS用于跟踪H₂和同位素（HD，D₂）的产生，这些氢和同位素（HD，D₂）是通过在混合H/D缓冲电解质中的金属酶修饰电极上的水合还原而产生的。当酶的电子转移速率(取决于所施加的电势)变化时，这将有助于阐明H⁺还原金属酶的限速步骤(因为动力学和热力学参数是同时研究的)。

3）尽管电化学方法可以根据传递给酶的电流进行KIE研究，耦合质谱技术还可以确定各个产物的分布。CpI电极对H⁺的还原具有接近100％的法拉第效率。

总之，该工作提出的方法将对解决产生氢气的金属酶的催化机理以及设计用于氢气生产和固定氮气的生物启发型催化剂的设计具有重要的价值。

参考文献：

Jaloliddin Khushvakov et al. Following electroenzymatic hydrogen production by rotating ring disk electrochemistry and mass spectrometry. Angew., 2021.

DOI: 10.1002/anie.202100863

https://doi.org/10.1002/anie.202100863