甲酸脱氢酶（Formate dehydrogenase, FDH）是一种能够可逆催化甲酸与二氧化碳相互转化的氧化还原酶，作为生物制造和碳中和领域的重要酶催化剂，FDH通过其独特的催化机制在辅酶再生系统、手性化合物合成、CO₂固定与还原以及木质纤维素水解液脱毒等工业过程中发挥关键作用。
结构与特征
甲酸脱氢酶的结构具有高度多样性，主要取决于其来源物种和辅因子类型，主要分为两大类。NAD(P)+依赖型FDH不含金属辅因子，由两个α/β亚基结构域组成，通过直接氢负离子转移催化。金属依赖型FDH含钼/钨及铁硫簇等金属辅因子，活性中心结构更为复杂。FDH的活性高度依赖于其辅因子，在金属依赖型FDH中，钼辅因子（bis-MGD）作为电子传递的核心，参与底物甲酸的脱氢反应。
工业应用领域
1. 手性化合物生产
甲酸脱氢酶在手性生物制造中具有不可替代的价值，主要通过其辅酶再生功能支持高立体选择性酶催化反应[1]。德国Evonik公司开发了基于FDH的L-叔亮氨酸生产技术，采用LeuDH与Candida boidinii的FDH组合，通过超滤膜反应器实现吨级生产。该技术具有辅酶再生效率高、产物光学纯度高、原料经济易得优势。
2. CO₂还原与碳固定
甲酸脱氢酶在CO₂还原领域的应用是近年来的研究热点，特别是在碳中和目标背景下，其温和条件下的高选择性和高效率备受关注[2]。Zr-MOF封装的FDH与FNR（黄素蛋白-还原酶）协同作用，构建了高效的光催化CO₂还原系统，CO₂转化甲酸的速率可达55 mM，远超传统光催化系统。
3. 木质纤维素水解液脱毒
木质纤维素水解液中含有多种抑制微生物生长的物质，如甲酸、乙酸和酚类化合物。甲酸脱氢酶在此领域的主要作用包括直接消除水解液中的甲酸抑制物，过表达FDH可提高菌株对木质纤维素水解液中甲酸和乙酸的耐受能力。
4. 甲醇代谢调控与细胞工厂
甲醇作为可持续的一碳（C1）底物，在微生物代谢中具有重要价值。甲酸脱氢酶在甲醇代谢调控中的应用主要包括过氧化物酶体定位、代谢平衡调控和木质素解聚产物转化，通过辅酶再生维持体系的还原力，提高高附加值化学品的产率。
参考文献
[1]徐建妙;赵哲;陈策;柳志强.甲酸脱氢酶外源表达发酵条件优化及在L-2-氨基丁酸合成中的应用[J].食品与发酵工业,2018,44(7):63-68.
[2]史红玲;王瑶;袁书玮;姚伦广;唐存多;薛闯.二氧化碳还原用甲酸脱氢酶的研究进展[J].精细化工,2023,40(10):2089-2097.