Новое производство целлюлозных нановолокон и ксилитола

Новое производство целлюлозных нановолокон и ксилитола

Японскими специалистами в области бумажного производства получена экологическая биопродукция ксилита и целлюлозных нановолокон. В качестве исходного сырья использовались модифицированные дрожжевые клетки из материала. Это открытие обещает способствовать развитию производства более экологичной и устойчивой продукции. Подробности по открытию публикует журнал «Green Chemistry». Исследование проводилось группой учёных Высшей школы науки, технологий и инноваций, а также специалистами Исследовательского центра инженерной биологии Университета Кобе.

Ксилотол и целлюлозные нановолокна

Учёные изначально сосредоточили внимание на разнообразных биосоединениях, в частности, на ксилите, ценном товарном химикате, который широко используется в пищевой и фармацевтической промышленности (например, как заменитель сахара).

Учёными также исследовались инновационные наноматериалы — целлюлозные нановолокна, обладающие огромным экономическим потенциалом благодаря свойствам наноцеллюлозы:

  • механические свойства,
  • пленкообразующие свойства,
  • вязкость и другие.

Целлюлозные нановолокна широко применяются для нужд пищевой, гигиенической, абсорбирующей, медицинской сфер. Для производства косметической и фармацевтической продукции.

Мировой спрос как на ксилитол, так и на целлюлозные нановолокна отмечается стабильным ростом. Но стоимость и вредное воздействие промышленного производства на окружающую среду остаются очень высокими.

Промышленное производство ксилитола и целлюлозных нановолокон из очищенной D-ксилозы и целлюлозных волокон, соответственно, включает дорогостоящие и загрязняющие процессы. Чтобы решить эти проблемы и создать устойчивые, экологически чистые процессы, учёные предложили использовать возобновляемую биомассу, такую как бумажная паста (крафт-целлюлоза).

Биотехнологическое производство ксилита и целлюлозных нановолокон с использованием крафт-целлюлозы, получаемой в бумажной промышленности, обещает выгодный вариант. Крафт-целлюлозу получают в изобилии. Это вещество содержит около 17% D-ксилозы и вполне может применяться для производства ценных товарных соединений и наноматериалов.

Как получали технологические ферменты?

Чтобы высвободить D-ксилозу, содержащуюся в крафт-целлюлозе, обычно необходимо добавлять большое количество дорогостоящих коммерческих ферментов. Поэтому учёные решили использовать микроорганизмы, в частности, модифицированные дрожжи, которые способны самостоятельно продуцировать эти ферменты.

Разработанные модифицированные дрожжевые клетки несут все необходимые процессу ферменты непосредственно на собственной клеточной поверхности. Поэтому разработчики технологии назвали такую стратегию технологией «отображения клеточной поверхности».

Текущим исследованием и экспериментами нановолокна ксилита и целлюлозы получили из крафт-целлюлозы с использованием модифицированного штамма пекарских дрожжей (штамм Saccharomyces cerevisiae YPH499). Штамм экспрессирует три разных фермента (β-D-глюкозидазу, ксилозидазу, ксиланазу) совместно отображающихся на поверхности клетки.


При помощи информации: Kobe-U