Красноярские учёные предложили делать биоразлагаемый пластик из сахарной свёклы

Научно-популярное Экология Биология
Группа исследователей из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и СФУ  предложила новый метод снижения загрязнения окружающей среды пластиком. Учёные считают, что биоразлагаемый пластик можно получать из отходов сахарной промышленности, в частности, патоки сахарной свёклы.  Исследователи подсчитали, что применение патоки в процессе синтеза биоразлагаемых полимеров позволит добиться конвертации 80% субстрата в целевой продукт.  В настоящее время существует технология синтеза полимеров гидроксиалкановых кислот — полигидроксиалканоаты (ПГА). Однако массовое применение таких материалов ограничено высокой стоимостью и техническими трудностями производственного процесса. Учёные из Красноярска предложили задействовать в процессе новые продуктивные штаммы бактерий, способные расти на доступных субстратах и синтезировать ПГА различного химического состава. В процессе синтеза ПГА из патоки сахарной свёклы исследователи задействовали природный штамм бактерий Cupriavidus necator. После дополнительной корректировки химического состава патоки они достигли 80% выхода полимера от биомассы бактерий.  Cupriavidus necator способны использовать только фруктозу и глюкозу. Основным сахаром в патоке является дисахарид сахароза, недоступный клеткам бактерий. Поэтому патока требует дополнительной обработки.  Учёные проводили гидролиз для превращения сахарозы в моносахариды, доступные для бактерий. В составе патоки появились фруктоза и глюкоза, но также и примеси, которые в больших концентрациях негативно влияют на рост клеток и биосинтез, например, азот и минеральные вещества. Чтобы избежать негативного эффекта, исследователи разбавили полученный субстрат водой и обработали пероксидом водорода. Это позволило снизить содержание азота, кальция, железа, кремния и титана без изменения сахаристости.  На следующем этапе бактериальную культуру подпитывали глюкозой и соединением, содержащим фосфор, чтобы улучшить питательную среду для бактерий, увеличить их рост и довести выход полимера до 77–80% от биомассы бактерий. Старший научный сотрудник Института биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» Наталья Жила отметила , что тростниковая и свекловичная патока — «это недорогой источник углерода, содержащий, помимо сахаров, витамины и ряд минеральных элементов». Она пояснила, что такие ПГА «обладают биоразлагаемостью и высокой биосовместимостью, что выводит их в разряд перспективных материалов 21 века и позволяет рассматривать их в качестве конкурента известным биоразлагаемым пластикам: полилактидам и полигликолидам». По словам Жилы, их можно использовать в различных областях — от коммунального и сельского хозяйства до фармакологии и биомедицины, а также синтезировать сополимеры различного состава с улучшенными свойствами.  Красноярские учёные обнаружили новый штамм бактерий Cupriavidus necator, способных накапливать в клетках биоразлагаемые полимеры, в 2021 году. Тогда они выяснили, что штамм способен расти на различных доступных источниках углерода и синтезировать полимеры с различным химическим составом и характеристиками.)
Теги:
Хабы: