ФОТО: jcomp/FreepikКитайцы научились извлекать сахар из воздуха
Учёные из Тяньцзиньского института промышленной биотехнологии, который находится в составе Китайской академии наук, разработали оригинальный способ производства сахара (сахарозы). Они решили не использовать традиционные сельскохозяйственные культуры, такие как сахарный тростник или свекла, а извлекать его из метанола — вещества, которое возможно получить из углекислого газа (CO₂). Таким образом, сахар фактически будет получаться из воздуха.
Ресурсы на пределе
В настоящее время сахар в основном производится из сахарного тростника и свеклы. Тем не менее, эти культуры требуют значительных ресурсов. Для их возделывания необходимы обширные пахотные площади, которые становятся дефицитом из-за увеличения численности населения и урбанизации. Кроме того, для сельскохозяйственных культур нужно много воды, что особенно актуально в условиях глобального изменения климата. К тому же процесс выращивания и переработки растений занимает длительное время — месяцы или даже годы.
Несмотря на наличие собственного производства, Китай ежегодно импортирует около 5 миллионов тонн сахара для удовлетворения внутреннего спроса, который достигает 15 миллионов тонн в год. Очевидно, что традиционные способы производства сахара не в состоянии полностью удовлетворить растущие потребности населения. Именно поэтому исследователи начали искать альтернативные методы.
Сахар из метанола
Китайские химики представили совершенно новый подход, способный изменить ситуацию в пищевой отрасли. Основой их метода является технология биотрансформации «в пробирке» — процесс синтеза полезных веществ с использованием ферментов вне живых организмов. В этом случае учёные смогли преобразовать метанол (C1-соединение, содержащее один атом углерода) в сложные сахара, в том числе сахарозу.
Метанол, используемый в этом процессе, может быть получен из промышленных отходов или синтезирован из углекислого газа — главного парникового газа, способствующего изменению климата. Это делает новую технологию не только экономически оправданной, но и экологически важной, так как она способствует утилизации CO₂.
Суть процесса
Исследователи создали систему биотрансформации, которая включает последовательное преобразование метанола в сложные углеводы. На первом этапе углекислый газ превращается в метанол. Этот этап был успешно реализован другой китайской научной группой в 2021 году, когда учёные разработали метод преобразования CO₂ в метанол при низкой температуре. Затем следует биотрансформация метанола в сахар. С помощью ферментов учёные достигли высокой эффективности превращения метанола в сахарозу. Коэффициент преобразования составил 86%, что означает, что практически весь исходный материал был использован эффективно.
Не только сахар
Созданная система не ограничивается только производством сахарозы. Учёные также смогли синтезировать другие важные углеводы:
- Фруктозу — сладкий сахар, который содержится в фруктах и широко используется в пищевой промышленности.
- Крахмал — основной углевод, содержащийся в картофеле и хлебе, необходимый для хранения энергии.
- Амилозу и амилопектин — компоненты крахмала, используемые в пищевой и фармацевтической отраслях.
- Целлобиозу и целлоолигосахариды — вещества, применяемые в производстве медикаментов и пищевых добавок.
Таким образом, эта технология открывает возможности для создания не только сахара, но и других значимых продуктов, которые обычно получают из сельскохозяйственного сырья.
Источник: russian7.ru
