فراوری زیستی با استفاده از قندهای طبیعی مانند ذرت به دست آمده از محصولات کشاورزی به عنوان یک فناوری دوستدار محیط زیست توجه را به خود جلب می کند. با این حال، عرضه چنین قندهای معمولی در رابطه با تقاضای عظیم برای تولید سوخت و محصولات شیمیایی محدود است که منجر به نگرانی‌هایی مواد غذایی به دلیل گسترش استفاده صنعتی می‌شود.
اکنون، در مطالعه‌ای که اخیراً در ChemBioChem منتشر شده است، محققان دانشگاه اوزاکا و شرکای همکار با استفاده از قندهای غیرطبیعی سنتز شده شیمیایی به‌عنوان ماده خام، یک فناوری تولید زیستی نوآورانه را برای حل مشکل فوق‌الذکر توسعه دادند. آنها با استفاده از باکتری ها (Corynebacterium glutamicum، C. glutamicum)، موفق به تولید تخمیر لاکتات با استفاده از محلول های قند سنتز شده به عنوان بستر اولیه شدند. این اولین مورد در جهان است که در آن تولید زیستی با استفاده از شکر سنتز شده به عنوان ماده خام انجام شد. این دستاورد امکان تهیه شکر خام را فراهم می کند وانتظار می رود تولید زیستی را بیشتر گسترش دهد.
از زمان انقلاب صنعتی،چالش جهانی قرن بیست و یکم، تغییرات آب و هوایی ناشی از استفاده بیش از حد از سوخت‌های فسیلی و انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از آن است. فراوری زیستی به عنوان یکی از ابزارهای موثر برای حل این مسائل دیده می شود و اجرای آن به طور فعال توصیه می شود. تولید ماده خام اصلی (زیست توده نسل اول) در فراوری زیستی فعلی به فرآیندهای کشاورزی مانند کشت ذرت متکی است. با این حال، این نگرانی وجود دارد که عرضه زیست توده نسل اول ممکن است با مواد غذایی رقابت کند، زیرا نمی تواند تقاضای عظیم برای تولید سوخت و محصولات شیمیایی را برآورده کند. علاوه بر این، تولید شکر از طریق کشاورزی در مقیاس بزرگ دارای جنبه های منفی مانند کاربری اراضی، مصرف انبوه منابع رو به زوال مانند آب شیرین، نیتروژن و فسفر، آلودگی آب به دلیل اوتریفیکاسیون و از بین رفتن تنوع زیستی است.
این گروه تحقیقاتی در حال انجام تحقیقاتی بر روی شکر سنتز شده شیمیایی است که به کشاورزی و کاربرد شکر به‌دست‌آمده در فرآیندهای زیستی وابسته نیست. سنتز شیمیایی قند دارای مزایای زیادی است مانند (1) سرعت سنتز بسیار بالا (حداقل چند صد برابر سریعتر از فرآیندهای کشاورزی)، (2) استفاده کمتر از آب (حدود 1/1300 فرآیندهای کشاورزی)، (3) استفادهکمتر از زمین (حدود 1/600 فرآیندهای کشاورزی)، و (4) عدم نیاز به مواد مغذی مانند فسفر و نیتروژن. با این حال، قندهای سنتز شده شیمیایی مخلوط هایی هستند که حاوی ترکیبات بسیاری با ساختارهایی هستند که در طبیعت وجود ندارند. بنابراین، در استفاده از محلول‌های قند غیرطبیعی سنتز شده برای فرآیندهای زیستی، چالش‌هایی مانند وجود عواملی که رشد باکتری‌ها را مهار می‌کنند، وجود دارد.
در این مطالعه، گروه تحقیقاتی یک روش کشت پایدار با استفاده از شکر سنتز شده شیمیایی به عنوان یک بستر، با استفاده از C. glutamicum به عنوان یک باکتری مدل ایجاد کردند. آنها همچنین عوامل بازدارنده رشد را در محلول قند سنتز شده شناسایی کردند و نشان دادند که می توان آنها را باموادکاتالیزوری ثانویه حذف کرد. علاوه بر این، با انجام تخمیر در شرایط اکسیژن محدود، آنها موفق به تولید تخمیر لاکتات با استفاده از محلول قند سنتز شده به عنوان تنها بستر ،علیرغم عدم وجود آنها در طبیعت شدند. این اولین مورد در جهان است که در آن تولید زیستی با استفاده از شکر سنتز شده مستقل از کشاورزی به عنوان بستر انجام شد. لاکتات از طریق پیرووات تولید می شود که در انتهای مسیر متابولیکی به نام گلیکولیز قرار دارد. این بدان معناست که این روش را می توان به طور گسترده و به طور کلی برای تولید زیستی از طریق گلیکولیز به کار برد.
نتایج این تحقیق نشان داده است که شکر سنتز شده شیمیایی می تواند به عنوان یک ماده خام جدید برای تولید زیستی مورد استفاده قرار گیرد. انتظار می رود استفاده از شکر سنتز شده شیمیایی که می تواند با سرعت بالا و در محل تولید شود، مشکلات تامین مواد اولیه در تولید زیستی مانند رقابت با مواد غذایی، وابستگی منطقه ای و استفاده در مقیاس وسیع از منابع رو به اتمام را حل کند. و انتظار می رود در این زمینه یک تغییر دهنده باشد.
دیدگاه خود را بنویسید