Китайские исследователи из Тяньцзиньского института промышленной биотехнологии в составе Китайской академии наук (CAS) разработали инновационный метод преобразования метанола в сахар.
Этот метод, связанный с улавливанием CO₂, в будущем может способствовать производству продуктов питания. Традиционное выращивание сахарной свеклы или тростника требует отведения под это больших территорий и потребляет значительные объемы воды, в отличие от нового метода, предложенного китайскими учеными. Ученые использовали ферменты для преобразования метанола, полученного из промышленных выбросов, а также путем химической обработки CO₂, в сложные сахара.
«Искусственное преобразование углекислого газа в продукты питания и химикаты является многообещающей стратегией решения как экологических, так и демографических проблем, одновременно способствуя достижению углеродной нейтральности», — подчеркивают китайские исследователи.
Система не только производит сахарозу, но и может быть адаптирована под производство других важных углеводов, в частности, фруктозы и крахмала. Эти разработки знаменуют важный шаг к производству продуктов непосредственно из химикатов, минуя традиционное сельское хозяйство.
В своем исследовании ученые использовали биотрансформацию in vitro, метод, который позволяет создавать полезные молекулы при отсутствии живых организмов с помощью ферментов. Хотя Китай способен выращивать как сахарную свеклу, так и тростник, страна до сих пор ежегодно импортирует около 5 млн тонн сахара для удовлетворения потребностей, которые составляют 15 млн тонн в год.
Изменения климата оказывают все большее давление на сельское хозяйство в Китае и по всему миру. Поэтому китайские исследователи ищут более эффективные и масштабируемые альтернативы создания продуктов питания.
В 2021 году другая группа китайских исследователей из Далянского института химической физики разработала низкотемпературный метод преобразования CO₂ в метанол. Это открыло путь к преобразованию углеродных отходов в сырье для производства ценных химических веществ, таких как сахара.
Опираясь на этот успех, команда исследователей из Тяньцзиньского института разработала высокоэффективный способ преобразования метанола в сахара с помощью серии быстрых низкоэнергетических химических реакций. Они достигли уровня преобразования в впечатляющие 86%.
«В этом исследовании было создано несколько платформ для преобразования низкоуглеродных молекул, которые могут быть получены путем химического восстановления CO₂ или химико-биологической конверсии промышленных отходов, высокоуглеродные (C≥12) сахара», — отмечают исследователи.
Эта система не только впервые синтезировала сахарозу с использованием метанола, но и производила крахмал, потребляя меньше энергии, чем предыдущие методы. Как утверждают китайские исследователи, этот подход может быть применен для широкого спектра сложных сахаров, а не только тех, что используются для подслащивания.
С помощью этой же системы исследователи смогли синтезировать фруктозу, амилозу, амилопектин, целобиозу и целоолигосахариды — углеводы, используемые не только в пищевой промышленности, но и в фармацевтике и других отраслях промышленного производства. Между тем ученые отметили, что для масштабирования технологии необходимы дополнительные исследования Они планируют повысить эффективность ферментов и сделать систему более стабильной и надежной для промышленного применения.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science Bulletin
Источник: Interesting Engineering
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: