Российские ученые предложили использовать овсяную шелуху в качестве сырья для биосинтеза бактериальной целлюлозы, и в этом им помогло сообщество микроорганизмов, называемое «чайным грибом». Биосовместимый, прочный и эластичный полимер широко применяется в биомедицине и технической химии, поэтому потребность в нем стремительно растет. Результаты нового исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Cellulose.
Предложенная российскими учеными технология не только раскрывает возможности создания собственного производства в России, но и решает проблему утилизации отходов переработки овса, отмечают специалисты.
Бактериальная целлюлоза — это полимерный наноматериал, который синтезируется уксуснокислыми бактериями. В отличие от целлюлозы растительного происхождения, он не только обладает высокой прочностью, но также эластичен, имеет пористую структуру и высокую биосовместимость.
Процесс получения бактериальной целлюлозы довольно дорогой. Удешевить биосинтез можно, используя в качестве питательного субстрата промышленные отходы, в частности овсяную шелуху. В России ежегодно после обработки трех тонн овса на зерноперерабатывающих предприятиях остается более тонны этого дешевого сырья.
Как создают бактериальную целлюлозу
Ученые из Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН (Бийск) обработали овсяную шелуху разбавленными растворами азотной кислоты и щелочи, что помогло в дальнейшем в три раза увеличить производительность синтеза бактериальной целлюлозы. Овсяную шелуху выдерживали в химических растворах при нагревании в течение шести часов. Безопасный для человека и окружающей среды процесс подготовил сырье к последующей обработке ферментами, разлагающими целлюлозу шелухи овса до глюкозы.
На полученной питательной среде микробное сообщество из уксуснокислых бактерий и дрожжей, называемое «чайным грибом», синтезировало бактериальную целлюлозу высочайшего качества.
Поскольку обработанная кислотой и щелочью овсяная шелуха впервые использовалась в качестве питательного субстрата, ученые оценили микроструктуру синтезируемого бактериями материала. Оказалось, что симбиоз «чайного гриба» обеспечил очень большое содержание алломорфа I альфа (до 93%) в бактериальной целлюлозе, а также высокую кристалличность полимера. Чем выше эти структурные показатели, тем лучше считается материал, поскольку он приобретает высокую биосовместимость и прочность.
«Предложенный нами метод предварительной обработки овсяной шелухи позволил получить бактериальную целлюлозу экстраординарного качества. Она уже привлекла внимание нескольких биотехнологических компаний, желающих реализовать на практике новую технологию синтеза этого полимера», — рассказывает одна из авторов статьи Вера Будаева, ведущий научный сотрудник, исполняющая обязанности заведующего лабораторией биоконверсии Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН.
Посмотрите на самые странные изобретения ученых прошлых веков. Некоторые разработки выглядят слишком неправдоподобно, но они действительно существовали:
Это тоже интересно: