Соя, как сырье для производства ценных химических продуктов

В скором времени соя может превратиться в недорогой источник исходных веществ, используемых для изготовления различных пластмасс, текстильных изделий, препаратов, растворителей и пищевых добавок.

 

Янтарная кислота, традиционно получаемая из нефтепродуктов, стала объектом исследования химиков Джорджа Беннетта и Ка-Йу Сан из компании Rice. В 2004 г. Министерство энергетики США назвало янтарную кислоту одним из 12 "основополагающих" химических веществ, которые могут быть получены из сахаров путем биологических превращений и превращены в ценные материалы.

Несколько лет назад Rice запатентовал разработанный Беннеттом и Сан метод производства янтарной кислоты из биологического сырья с помощью генетически трансформированной бактерии E. coli. Она превращает глюкозу в целевой продукт, и экономическая эффективность этого процесса вполне может поспорить с производством янтарной кислоты из нефти. Данный технологический процесс может стать еще более выгодным, если в качестве исходного сырья использовать остатки сои, которые не идут на корм скоту.

"Мы пытаемся найти более дешевый и возобновимый материал, чтобы технологический процесс был максимально прибыльным", -- рассказал Таккер, ученый из лаборатории Беннетта в Rice BioScience Research Collaborative, и первый автор статьи в журнале "Bioresource Technology", где описываются проведенные исследования. Он продолжает: "Основная задача состоит в том, чтобы снизить затраты на переработку биомассы, и довести их до такого уровня, чтобы наш метод мог конкурировать с нефтехимическим производством, которое используется уже много лет". Беннетт предполагает, что, в первую очередь, им следует работать с остатками от производства кормов из сои, так как здесь можно получить дешевый источник органического углерода, который будет перерабатываться микроорганизмами с целью наработки необходимых химических веществ. "Огромное количество людей используют растительные масла для приготовления пищи -- кукурузное, соевое или рапсовое -- вместо животного жира, как они это делали много лет назад, -- говорит он. -- Эти масла содержатся в большом количестве в семенах данных растений. Другим компонентом семян является белок, он важен с пищевой точки зрения. После выделения этих компонентов остаются неперевариваемые волокна и низкомолекулярные углеводы. В небольших количествах их используют при кормлении скота, но большинство рассматривает эти продукты в качестве отходов".

Исследователи из Rice хотят изменить ситуацию при помощи бактерии E. coli, геном которой трансформирован так, что она может перерабатывать соевый шрот. Некоторые микроорганизмы могут сами по себе вырабатывать янтарную кислоту, из подобного сырья, но после того, как генетики вторглись в метаболические процессы, проходящие в клетке E. coli (отключив ряд реакций, приводящих к образованию других веществ, например, этанола), эффективность выработки целевого вещества существенно повысилась.

Развивая достигнутый успех в наработке янтарной кислоты из глюкозы, ученые работают над созданием других микроорганизмов, способных перерабатывать иные сахара, содержащиеся в соевом шроте. Теоретически возможна 100-процентная эффективность превращения сырья (экстрагируемых сахаров) в конечный продукт, который можно использовать в промышленности. Но даже в относительно слабо контролируемых условиях данный процесс имеет высокую эффективность. "Мы получили очень высокие показатели выхода, -- рассказывает Таккер. -- В колбе у нас образуется количество янтарной кислоты, близкое к теоретическому выходу".

Беннетт сказал, что в его лаборатории занимаются соей уже около трех лет. К этому они пришли в поисках недорого сырья. Ученые сотрудничают с промышленными группами, занимающимися соей, и они очень заинтересованы в тех технологиях, которые позволят повысить прибыльность производства и увеличить коэффициент использования урожая.

В настоящее время образуется огромное количество остатков семян после извлечения из них масла и белковых продуктов. В их число входят и углеводы из семени хлопчатника, которые практически не используются. Г-н Беннетт говорит, что сейчас они плотно занимаются генетической инженерией микроорганизмов для того, чтобы превращать подобные отходы в ценные продукты.

Источник: sciencedaily.com