Убавить загрязнение окружающей среды пластмассой можно, заменив ее на безопасные биоразлагаемые естественные полимеры. Красноярские ученые разработали метод получения таких продуктов из отходов сахарной индустрии — патоки сахарной свеклы. Используя патоку как пищу для роста бактерий, синтезирующих полимер, можно добиться конвертации 80% субстрата в целевой продукт. Итоги исследования опубликованы в журнале Bioengineering, сообщается на сайте Федерального исследовательского центра "Красноярский научный центр Сибирского филиалы Российской академии наук".
Группа исследователей из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и СФУ разработала метод синтеза ПГА из патоки сахарной свеклы при поддержки природного штамма бактерий Cupriavidus necator. Несмотря на то, что исследователям пришлось дополнительно корректировать химический состав патоки, они достигли 80% выхода полимера от биомассы бактерий. Итоги показывают эффективность синтеза полимеров из отходов сахарной промышленности.
Сахара являются прекрасным субстратом в биотехнологии и возобновляемым ресурсом для производства полимерных продуктов. Исследователи использовали патоку сахарной свеклы в качестве субстрата для роста бактерий, какие синтезируют биоразлагаемый пластик. Синтез полимера осуществляли с помощью недавно описанного штамма бактерий Cupriavidus necator. Он способен накапливать в биомассе полимеры с различным химическим составом и характеристиками.
Однако из сахаров эти бактерии способны использовать лишь фруктозу и глюкозу. Основным сахаром в патоке является дисахарид сахароза, недоступный клеткам бактерий. Поэтому патоку необходимо добавочно обрабатывать. Предварительно проводили гидролиз для превращения сахарозы в моносахариды, доступные для бактерий. В результате обработки в составе патоки являются фруктоза и глюкоза. Однако помимо «нужных» компонентов могут образовываться примеси, которые в больших концентрациях негативно воздействуют на рост клеток и биосинтез, например, азот и минеральные вещества. Чтобы избежать негативного эффекта, исследователи разбавили полученный субстрат водой и обработали пероксидом водорода. Обработка позволила снизить содержание азота, кальция, железа, кремния и титана без изменения сахаристости. Вытекающий этап включал в себя подпитку бактериальной культуры глюкозой и соединением, содержащим фосфор. Это позволило улучшить питательную окружение для бактерий, увеличить их рост и, соответственно, довести выход полимера до 77–80% от биомассы бактерий.
"Наше изыскание направлено на более эффективное использование отходов сахарного производства, таких как тростниковая и свекловичная патока. Это недорогой источник углерода, кормящий помимо сахаров витамины и ряд минеральных элементов. Результаты нашей работы показывают возможность синтеза ценных полимеров из свекольной патоки бактериями Cupriavidus necator. Такие ПГА обладают биоразлагаемостью и рослой биосовместимостью, что выводит их в разряд перспективных материалов 21 века и позволяет рассматривать их в качестве конкурента известным биоразлагаемым пластикам: полилактидам и полигликолидам. Их можно использовать в различных районах от коммунального и сельского хозяйства до фармакологии и биомедицины. При введении специальных субстратов в культуру бактерий, можно синтезировать сополимеры различного состава с улучшенными свойствами", — рассказала старший научный сотрудник Института биофизики ФИЦ «Красноярский научный середина СО РАН» кандидат биологических наук Наталья Жила.
Подписывайтесь на наши новости в соцсетях и рассылке Unipack.Ru:
Делитесь нашими публикациями в ваших соцсетях: