Innowacyjne procesy enzymatyczne tworzą nowe zastosowania przemysłowe dla sacharozy
Chociaż Unia Europejska pozostaje wiodącym na świecie producentem buraków cukrowych, rolnicy stoją przed wieloma wyzwaniami. Rosnąca świadomość w zakresie zdrowia sprawia, że ludzie jedzą mniej cukru, a nadpodaż doprowadziła do spadku cen. Stawia to rolników w trudnej sytuacji. Co zrobić z nadmiarem upraw buraka cukrowego, gdy spada zarówno popyt konsumencki, jak i ceny towaru?
Waloryzacja cukrowej biomasy
Jedną z opcji jest znalezienie nowych sposobów przetwarzania biomasy z buraków cukrowych w produkty o wyższej wartości oraz znalezienie nowych, potencjalnie lukratywnych rynków. Taki był główny cel finansowanego przez Unię Europejską projektu CARBAFIN: stworzenie z sacharozy wartościowych produktów, wykraczających poza jej zastosowanie jako substancji słodzącej w żywności i paszach. „Dążyliśmy do stworzenia nowych materiałów z cukru przy użyciu enzymów”, wyjaśnia kierowniczka projektu CARBAFIN Christiane Luley z Austriackiego Centrum Biotechnologii Przemysłowej. „Uznaliśmy jednak, że wydajność tych enzymów wymaga poprawy, aby sprostać potrzebom zastosowań przemysłowych”.
Optymalna wydajność enzymów
Aby to osiągnąć, zespół projektu wykorzystał sacharozę – powszechnie stosowany cukier domowy – jako bazową cząsteczkę „dawcę”. Następnie zastosowano enzymy nazywane fosforylazami glikozydowymi, umożliwiające przeniesienie składników budulcowych sacharozy – takich jak glukoza – na szereg cząsteczek „akceptorowych”. Badacze ocenili te „nowe” cząsteczki, aby sprawdzić, jakie użyteczne właściwości przemysłowe mogą one mieć. „Z każdą przeniesioną cząsteczką glukozy uwalniany jest odpowiednik fruktozy”, dodaje Luley. „Strumienie fruktozy CARBAFIN zostały ocenione jako potencjalnie opłacalne alternatywne źródło dla fruktozy komercyjnej”. Krytycznym elementem projektu było dopilnowanie, by wszystkie procesy były tak wydajne i skalowalne, jak to tylko możliwe. W przypadku enzymów zastosowano wyrafinowane metody inżynierii, aby zapewnić optymalne działanie. Zoptymalizowanie enzymów nie było jednak wystarczające – zespół musiał również zapewnić, że biokatalizatory są ekonomicznie opłacalne, aby mogły zostać zaakceptowane przez przemysł. Wysoka wydajność konwersji i efektywna czasowo produkcja to kolejne czynniki, które należało wziąć pod uwagę. Wykazano, że technologia membranowa oferuje wysoką wydajność energetyczną i dobrą opłacalność.
Pionierska technologia produkcji biokatalitycznej
Dzięki pionierskiej technologii zintegrowanej produkcji biokatalitycznej twórcy projektu CARBAFIN zdołali zidentyfikować nowe możliwości biznesowe dla nadwyżki sacharozy w Unii Europejskiej. Idealne rynki dla cząsteczek pochodzących z sacharozy to prebiotyki, kosmetyki przeciwdziałające starzeniu się oraz chemia platformowa dla środków czyszczących. Inną kluczową zaletą tej innowacji jest to, że otwiera ona drzwi do tworzenia łańcuchów wartości w pełni opartych na odnawialnych źródłach energii. Mogłoby to pomóc przemysłowi w wielu sektorach w zastąpieniu chemikaliów na bazie ropy naftowej biokomponentami. Przyczyni się to do rozwoju przemysłu chemicznego, który jest niskoemisyjny, efektywnie korzystający z zasobów i zrównoważony. „Buraki cukrowe to całkowicie zrównoważona biomasa”, zauważa Luley. „Nic się nie marnuje, nie powstają żadne odpady”. Projekt CARBAFIN pomoże zatem nie tylko europejskim rolnikom znaleźć nowe rynki zbytu dla ich nadwyżek buraków cukrowych. Przyczyni się również do tego, by Europa utrzymała pozycję światowego lidera w dziedzinie biotechnologii przemysłowej i zapewni jej pozycję lidera innowacji w zakresie produktów na bazie cukru.
Słowa kluczowe
CARBAFIN, burak cukrowy, uprawy, enzym, kosmetyki, chemiczny, biomasa, biokatalityczny
