Китайские исследователи разработали способ синтеза белого сахара (сахарозы) из метанола, минуя традиционные сельскохозяйственные процессы. Новый метод позволяет получать углеводы без использования посевных площадей, воды и выращивания таких культур, как сахарный тростник и сахарная свёкла. Более того, метанол, используемый в процессе, можно получать из углекислого газа или промышленных отходов.
Учёные отмечают, что такая технология может сыграть важную роль в решении проблем продовольственной безопасности и сокращения выбросов углерода. «Искусственное превращение CO₂ в продукты питания и химикаты — это перспективная стратегия для преодоления экологических и демографических вызовов», — говорится в публикации.
Система биотрансформации
Исследование провела команда из Тяньцзиньского института промышленной биотехнологии Китайской академии наук. Учёные использовали метод in vitro биотрансформации (ivBT) — синтез молекул вне живых организмов с помощью ферментов.
С помощью данной платформы им удалось превратить низкоуглеродистые молекулы в сахарозу с высокой эффективностью — около 86% от исходного метанола. Помимо сахарозы, учёные также смогли синтезировать другие углеводы: фруктозу, крахмал, амилозу, амилопектин и даже сложные олигосахариды.
Отказ от сельского хозяйства
Традиционно сахар производится из тростника и свёклы. Однако даже Китай, несмотря на наличие условий для выращивания обеих культур, ежегодно импортирует около 5 млн тонн сахара. Учитывая растущую нагрузку на сельское хозяйство из-за изменения климата и роста населения, синтез сахара из CO₂ становится привлекательной альтернативой.
Примечательно, что в 2021 году учёные из Института химической физики в Даляне разработали низкотемпературный способ преобразования CO₂ в метанол. Это стало основой для последующих исследований по получению сахара из метанола.
Применение за пределами пищевой промышленности
Новая система может производить не только сахара, применяемые в пище, но и углеводы, используемые в медицине и промышленности. В частности, такие вещества, как целлобиоза и целлоолигосахариды, находят применение в фармацевтике и биотехнологии.
Исследователи подчеркивают, что их работа закладывает основу для гибких и углеродно-отрицательных производственных платформ, которые в будущем могут обеспечить независимость от растительных источников при производстве важных веществ.
Несмотря на впечатляющие результаты, метод пока не готов к масштабному промышленному внедрению. Ученые намерены продолжить работу над улучшением стабильности и эффективности ферментов, чтобы технология могла применяться в условиях реального производства.
Исследование опубликовано в мае в научном журнале Science Bulletin.
