Если в европейских странах биоэкономика уже стала высокотехнологичным сектором экономики с оборотом продукции и услуг в триллионы евро, то Россия – на пути к её созданию. В нашей стране реализуется комплексная программа развития биотехнологий. В качестве института частно-государственного партнёрства действует технологическая платформа «БиоТех2030». Научные изыскания в сфере биотехнологий получают господдержку, в том числе в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы».
Один из проектов этой программы – «Биотехнологическая конверсия растительного сырья в карбоновые, молочную и фумаровую, кислоты для их использования в синтезе биополимеров» – выполняется Федеральным исследовательским центром «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук (ФИЦ «Биотехнологии РАН»).
Аркадий Синицын: «Мы предложили использовать топинамбур как новый источник полисахарида – инулина, обладающий более высокой продуктивностью, чем у зерновых»
«Наши исследования вписываются в концепцию биофабрики как части биоэкономики. Биофабрика предполагает замену части ресурсов, основанных на использовании невозобновляемого сырья, допустим, нефти, на возобновляемое сырьё. Основная его привлекательная компонента – полисахариды. В зерне – это крахмал, в дереве – целлюлоза.
Идея в том, чтобы превратить полисахариды в моносахариды, а их – с помощью различных микроорганизмов – в другие полезные продукты.
К примеру, в биотопливо или в органические кислоты – фумаровую, молочную, янтарную, которые могут служить “строительными кирпичиками” для получения разных биополимеров», – комментирует руководитель проекта, заведующий лабораторией ФИЦ «Биотехнологии РАН», доктор химических наук Аркадий Синицын.
Новизна подхода, по мнению учёного, в следующем: «Мы предложили, во-первых, использовать топинамбур как новый источник полисахарида – инулина, обладающий более высокой продуктивностью, чем у зерновых; во-вторых, новый продуцент фермента промышленного значения, который превращает полисахарид инулин в моносахарид – фруктозу. Фермент же называется экзонулиназа. В-третьих, мы используем мобилизованные клетки микроорганизмов, превращающие фруктозу в фумаровую и молочную кислоту».
Сначала участники проекта разрабатывали подходы к подготовке клубней топинамбура к ферментативной обработке, а также к предварительной обработке стеблей топинамбура для получения сахаров. Затем создавали микроорганизмы-продуценты ферментов. Оптимизацией процесса культивирования штаммов микроорганизов-продуцентов занимался соисполнитель проекта – Институт биохимии и физиологии микроорганизмов РАН.
«Нам удалось создать рекомбинантный грибной штамм-продуцент экзоинулиназы Penicillium verruculosum. Мы нашли ген интересной экзоинулиназы и в итоге получили высокоактивные трансформанты, – поделился руководитель проекта. – На их основе в лабораторных условиях получены сухие ферментные препараты для конверсии инулина во фруктозу с высокой активностью – до нескольких тысяч единиц экзоинулиназной активности на грамм сухого препарата.
Она в десятки раз превосходит активность известных аналогичных коммерческих зарубежных ферментных препаратов».
Также был изучен состав и свойства ферментного комплекса, продуцированного рекомбинантным штаммом.
Следующий этап – процесс превращения сахаров в органические кислоты – фумаровую и молочную. «Обогащённый фруктозой гидрализат инулина – полезный продукт, хорошая альтернатива глюкозе, получаемой из крахмала», – убеждён Аркадий Синицын.
Участники проекта провели испытания образцов карбоновых кислот, разработали лабораторную методику синтеза биополимера на основе карбоновой кислоты, смоделировали весь процесс биоконверсии растительного сырья в карбоновые кислоты и подали заявку на получение патента.
Масштабировать биотехнологическое производство молочной кислоты из предложенного учёными сырья предстоит на площадях индустриального партнёра – ООО «Краснодарский биоцентр». У неё есть цех, в котором расположено несколько ферментёров и специальное оборудование – сушилки, центрифуга, необходимое для пилотного производства.
«Отработка пилотной технологии превращения возобновляемого растительного сырья (топинамбура) на базе ООО «Краснодарский биоцентр» создаст основу для масштабирования и внедрения в производственную практику предлагаемой технологии. Промышленное производство необходимого для реализации технологии фермента – экзоинулиназы можно, например, осуществить на современном заводе по производству ферментов ООО «Агофермент» (Тамбовская область)», – резюмировал руководитель проекта.
Источник: http://www.strf.ru/
