Дрожжи превращают сахар в ценный химикат 3-HP, открывая путь к экологичному производству

Учёные из Центра инноваций в области биоэнергетики и биопродуктов (CABBI) разработали экономически выгодный биотехнологический метод производства 3-гидроксипропионовой кислоты (3-HP) — ключевого предшественника для акриловой кислоты. Последняя используется в производстве подгузников, красок, тканей и удобрений.

Исследователь CABBI Тереза Мартин из Университета Иллинойса собирает мотор биореактора DasBox, использованного в исследовании. Автор: Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation (CABBI)

Вместо энергоёмкого химического синтеза из нефти исследователи использовали генетически модифицированные дрожжи Issatchenkia orientalis, которые эффективно превращают растительные сахара в 3-HP. Этот штамм дрожжей устойчив к кислой среде, что упрощает процесс и снижает затраты.

С помощью метаболической инженерии учёные значительно повысили выход продукта. В лабораторных условиях им удалось достичь рекордных показателей: концентрации 92 грамма на литр и выхода 0,7 грамма 3-HP на грамм потреблённой глюкозы (70%).

Команда исследователей CABBI, работавшая над проектом. Автор: Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation (CABBI)

Технико-экономический анализ и оценка жизненного цикла, проведённые с помощью программного обеспечения BioSTEAM, подтвердили коммерческую жизнеспособность и экологические преимущества нового процесса. Рынок акриловой кислоты, в которую преобразуется 3-HP, оценивается в 20 миллиардов долларов (~1.6 триллиона рублей).

«Высокоуровневое производство этого химического вещества с помощью дрожжей может открыть путь к производству акриловой кислоты, значительно стимулируя сельскохозяйственную экономику», — заявил ведущий автор исследования, профессор Хуймин Чжао.

В настоящее время исследователи работают над масштабированием процесса и интеграцией других возобновляемых ресурсов для повышения экономической эффективности. Параллельно ведутся работы по превращению 3-HP в другие ценные химические вещества, например, в малоновую кислоту.