Учёные синтезировали сахар из промышленных выбросов

Учёные объявили о успешном производстве чистого белого сахара из метанола, полученного из промышленных выбросов. Этот прорыв может снизить зависимость от традиционных сахарных культур, таких как сахарный тростник и сахарная свёкла.

Команда из Тяньцзиньского института промышленной биотехнологии при Китайской академии наук разработала так называемую «молекулярную производственную линию» для синтеза сахарозы из углекислого газа.

Процесс начинается с технологии «жидкого солнечного света», ранее разработанной Даляньским институтом химической физики, которая использует солнечную энергию для преобразования CO₂ в метанол. В лаборатории этот метанол расщепляется на формальдегид.

Затем формальдегид с помощью ферментативного катализа в биореакторе преобразуется в фундаментальные компоненты, такие как глицеральдегид, которые далее объединяются в предшественники фруктозы и глюкозы.

Наконец, эти предшественники точно связываются с использованием специальной сахарозосинтазы для производства сахарозы. По сути, это означает синтез сахарозы из углекислого газа «с нуля».

«Во-первых, количество реакционных шагов и энергопотребление значительно сокращены; благодаря молекулярной модификации ключевых ферментов в процессе каталитическая эффективность увеличивается в 70 раз», — заявили исследователи из Тяньцзиньского института.

Традиционное выращивание сахарного тростника и свёклы требует значительных земельных ресурсов и определённых климатических условий, при этом ограничения ресурсов становятся всё более заметными.

Коэффициент конверсии синтеза сахарозы увеличился до 86%, при этом на литр реакционной жидкости производится 14 граммов сахарозы. Как упоминается в статье, 10-кубовый реактор (примерно размером с кузов грузовика) теоретически может заменить годовое производство сахара с 2 гектаров плантаций сахарного тростника.

Кроме того, команда разработала метод самовоспроизводящегося синтеза крахмала на основе пути синтеза сахарозы, что позволяет биологически преобразовывать метанол в амилозу без необходимости в праймерах.

Это исследование, опубликованное в международном журнале Science Bulletin в мае, недавно привлекло внимание общественности.

По данным Китайской ассоциации сахара, Китай ежегодно потребляет около 15 миллионов тонн сахарозы. Данные Национального бюро статистики показывают, что внутреннее производство сахара составляет около 10 миллионов тонн в год, что означает, что примерно треть потребления сахара в Китае зависит от импорта. Этот прорыв открывает новые возможности для внутреннего производства сахара.

«Значение этого исследования выходит за рамки успешного синтеза сахарозы; оно создало платформу для биотрансформации in vitro, которая служит ключом к открытию двери в "искусственный сахарный мир"», — говорится в заявлении на официальном сайте Китайской академии наук в июле. «Используя эту платформу, исследователи не только синтезировали низкомолекулярный крахмал и функциональные сахара, такие как олигосахариды, но и добились высокой урожайности продукции. Эти продукты имеют широкое применение в пищевой и кормовой промышленности».

Вэй Цяньцянь участвовала в подготовке материала.