Depositphotos
Китайські дослідники з Тяньцзіньського інституту промислової біотехнології у складі Китайської академії наук (CAS) розробили інноваційний метод перетворення метанолу на цукор.
Цей метод, пов’язаний з вловлюванням CO₂, у майбутньому може сприяти виробництву продуктів харчування. Традиційне вирощування цукрового буряка або тростини вимагає відведення під це великих територій і споживає значні обсяги води, на відміну від нового метода, запропонованого китайськими науковцями. Науковці використали ферменти для перетворення метанолу, отриманого з промислових викидів, а також шляхом хімічної обробки CO₂, у складні цукри.
«Штучне перетворення вуглекислого газу на продукти харчування та хімікати є багатообіцяючою стратегією вирішення як екологічних, так і демографічних проблем, одночасно сприяючи досягненню вуглецевої нейтральності», — підкреслюють китайські дослідники.
Система не тільки виробляє сахарозу, а й може бути адаптована під виробництво інших важливих вуглеводів, зокрема, фруктози та крохмалю. Ці розробки знаменують важливий крок до виробництва продуктів безпосередньо з хімікатів, минаючи традиційне сільське господарство.
У своєму дослідженні вчені використали біотрансформацію in vitro, метод, що дозволяє створювати корисні молекули за відсутності живих організмів за допомогою ферментів. Хоча Китай здатен вирощувати як цукровий буряк, так і тростину, країна досі щороку імпортує близько 5 млн тонн цукру для задовільнення потреб, що складають 15 млн тонн на рік.
Зміни клімату чинять все більший тиск на сільське господарство у Китаї та по всьому світу. Тож китайські дослідники шукають більш ефективні та масштабовані альтернативи створення продуктів харчування.
У 2021 році інша група китайських дослідників з Далянського інституту хімічної фізики розробила низькотемпературний метод перетворення CO₂ на метанол. Це відкрило шлях до перетворення вуглецевих відходів на сировину для виробництва цінних хімічних речовин, таких як цукри.
Спираючись на цей успіх, команда дослідників з Тяньцзіньського інституту розробила високоефективний спосіб перетворення метанолу на цукри за допомогою серії швидких низькоенергетичних хімічних реакцій. Вони досягли рівня перетворення у вражаючі 86%.
«У цьому дослідженні було створено кілька платформ для перетворення низьковуглецевих молекул, які можуть бути отримані шляхом хімічного відновлення CO₂ або хіміко-біологічної конверсії промислових відходів, високовуглецеві (C≥12) цукри», — зазначають дослідники.
Ця система не тільки вперше синтезувала сахарозу з використанням метанолу, а й виробляла крохмаль, споживаючи менше енергії, ніж попередні методи. Як стверджують китайські дослідники, цей підхід може бути застосований для широкого спектру складних цукрів, а не тільки тих, що використовуються для підсолоджування.
За допомогою цієї ж системи дослідники змогли синтезувати фруктозу, амілозу, амілопектин, целобіозу та целоолігосахариди — вуглеводи, що використовуються не тільки у харчовій промисловості, а й в фармацевтиці та інших галузях промислового виробництва. Між тим вчені зазначили, що для масштабування технології необхідні додаткові дослідження. Вони планують підвищити ефективність ферментів та зробити систему більш стабільною та надійною для промислового застосування.
Результати дослідження опубліковані у журналі Science Bulletin
Джерело: Interesting Engineering