Wyprodukowali skrobię bez użycia roślin! To początek przewrotu w rolnictwie?

2021-09-28 8:46
Skrobia
Autor: Artizone flickr.com Skrobia

Naukowcy w wyjątkowo wydajny energetycznie sposób wyprodukowali skrobię... z dwutlenku węgla i wodoru. Zrobili to bez pomocy żywych komórek, co może zapoczątkować przewrót nie tylko w rolnictwie. O osiągnięciu z Chin informuje “Science”.

Czym jest skrobia?

W procesie fotosyntezy rośliny, z dwutlenku węgla i wody, wytwarzają glukozę. Część glukozy jest magazynowana w formie nierozpuszczalnego wielocukru – skrobi - w owocach, nasionach, kłączach i bulwach, w których komórkach odkłada się w postaci drobnych ziaren. Największe takie ziarna występują w ziemniakach. Skrobia, którą pozyskuje się między innymi z ziemniaków, manioku i kukurydzy, jest głównym źródłem energii w diecie człowieka i ważnym surowcem dla przemysłu spożywczego, papierniczego oraz farmaceutycznego. W mniejszym stopniu znajduje zastosowanie także w przemyśle włókienniczym, kosmetycznym, tekstylnym oraz do produkcji klejów (dlatego w oblężonym Leningradzie klej do tapet stał się poszukiwanym artykułem spożywczym).

Aby dokonać syntezy skrobi i magazynować ją, rośliny potrzebują ponad 60 reakcji metabolicznych, których kontrolowanie nie jest proste. Teoretyczna wydajność przekształcania energii promieni słonecznych w energię zawartą w skrobi to zaledwie 2 proc. Tymczasem niedobór żywności i zmiana klimatu związana z masowym wykorzystaniem energii paliw kopalnych są jednymi z głównych wyzwań stojących przed mieszkańcami Ziemi.

W formie kasza

"Rolnictwo bez roślin" - jak uzyskano skrobię z dwutlenku węgla i wodoru?

Wyniki trwających sześć lat badań naukowców z instytutu badawczego Chińskiej Akademii Nauk (CAS) w Tianjin obiecują rozwiązanie wielu problemów jednocześnie. Wynika z nich, że można byłoby efektywnie wykorzystać energię, ograniczyć emisję dwutlenku węgla, zredukować tereny uprawne i zapewnić wyżywienie większej liczbie osób. Hybrydowa metoda chemiczno-biochemiczna - synteza skrobi z dwutlenku węgla i wodoru - nie wymaga komórek roślinnych. Nazwano ją ASAP (artificial starch anabolic pathway).

Na ASAP składa się 11 podstawowych reakcji. Naukowcom z Instytutu Biologii Przemysłowej w Tianjin (TIB) udało się zoptymalizować “wąskie gardła” syntezy dzięki zastępowaniu i modyfikacji enzymów. W rezultacie reakcja przekształcania CO2 w skrobię w systemie chemoenzymatycznym z segregacją przestrzenną i czasową zachodzi z szybkością 22 nanomoli CO2 na minutę na miligram całkowitego katalizatora, czyli 8,5 raza szybciej niż w przypadku "prawdziwej" kukurydzy. Przy odpowiednim dopływie energii roczna produkcja skrobi z 1 m3 bioreaktora byłaby równoważna rocznej produkcji skrobi z 5 mu (0,33 ha) uprawy kukurydzy w Chinach.

Dwutlenek węgla jest redukowany do metanolu przez katalizator nieorganiczny, a następnie przekształcany przez enzymy najpierw do cząsteczek cukrów prostych, a następnie do polimerycznej skrobi. Ten sztuczny szlak anaboliczny opiera się na zmodyfikowanych rekombinowanych enzymach z wielu różnych organizmów źródłowych i może być dostrojony do wytwarzania amylozy lub amylopektyny. Są to dwie główne odmiany skrobi, naturalna skrobia jest ich mieszaniną w proporcji zależnej od pochodzenia.

To może być nowy rozdział rolnictwa

Autorzy są przekonani, że ich odkrycie będzie miało rewolucyjny wpływ na przyszłą produkcję rolną i bioprodukcję. Dyrektor TIB, Ma Yanhe, porównał proces do wytwarzania piwa, a profesor nadzwyczajny Cai Tao, główny autor artykułu zaznaczył, że jeśli przyszły koszt syntezy stanie się opłacalny w porównaniu z rolnictwem, można będzie zaoszczędzić ponad 90 proc. gruntów ornych, ogromne ilości wody oraz uniknąć negatywnego wpływu pestycydów i nawozów chemicznych na środowisko.

Źródło: PAP

Masz dla nas ciekawy temat lub jesteś świadkiem wyjątkowego zdarzenia? Napisz do nas na adres online@grupazpr.pl. Czekamy na zdjęcia, filmy i newsy z Waszej okolicy!

Nasi Partnerzy polecają

Materiał Partnerski

Materiał sponsorowany

Grupa ZPR Media sprzeciwia się głoszeniu opinii noszących znamiona mowy nienawiści przepełnionych pogardą czy agresją. Jeśli widzisz komentarz, który jest hejtem, powiadom nas o tym, klikając zgłoś. Więcej w REGULAMINIE