Пальмовому маслу готовят замену: жиры научились выращивать без тропических лесов

Жирные кислоты давно стали незаметным, но ключевым компонентом современной экономики — от бытовой химии и косметики до пищевой промышленности. При этом их массовое производство тесно связано с экологическими потерями, которые несут тропические регионы.

Фото: commons.wikimedia.org by Louise Wolff --, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

Пожелтевшие листья пальмы

Об альтернативе такому сырью рассказали ученые, чье исследование опубликовано в журнале Nature Chemical Biology (NCB).

Международная группа под руководством профессора Мартина Гринингера из Франкфуртского университета имени Иоганна Вольфганга Гете предложила биотехнологический подход, способный заменить пальмовое и кокосовое масло управляемым ферментативным синтезом.

Экологическая цена привычных ингредиентов

Сегодня жирные кислоты, используемые в порошках, кремах и шоколаде, в основном получают из пальмового и кокосового масла. Их добыча напрямую связана с вырубкой тропических лесов, разрушением экосистем и сокращением источников дохода для местных сообществ.

Особенно востребованы коротко- и среднецепочечные жирные кислоты с длиной цепи от 6 до 14 атомов углерода. Именно ради их производства расширяются пальмовые плантации, что усиливает нагрузку на окружающую среду и делает отрасль уязвимой для экологических и социальных кризисов.

Фермент как молекулярный конвейер

В центре исследования оказался жирнокислотный синтаз — универсальный фермент, присутствующий во всех живых организмах. Его работу ученые сравнивают с молекулярным конвейером: он поэтапно собирает жирные кислоты из простых фрагментов.

В естественных условиях этот механизм почти всегда приводит к образованию пальмитиновой кислоты с цепочкой из 16 атомов углерода. Однако для промышленности такая длина далеко не всегда оптимальна, и именно это ограничение ученые попытались преодолеть.

Управление длиной углеродной цепи

Ключевым преимуществом нового подхода стал точный контроль над процессом синтеза. Исследователи показали, что модифицированный фермент теоретически способен производить жирные кислоты практически любой заданной длины. В работе это было продемонстрировано на примере лауриновой кислоты (C12), которую в природе получают главным образом из пальмовых косточек и кокоса.

Управление процессом обеспечивается взаимодействием двух частей фермента: одна удлиняет цепь, добавляя по два атома углерода, другая завершает синтез. Докторант Дамиан Людиг с помощью белковой инженерии изменил аминокислоту в удлиняющем домене и заменил "обрывающий" участок на бактериальный аналог, предпочитающий короткие цепи.

Дрожжи вместо плантаций

Решающим шагом стало сотрудничество с группой профессора Юнцзиня Чжоу из Даляньского института химической физики Китайской академии наук. Там были созданы штаммы дрожжей, в геном которых встроили модифицированные ферменты.

В результате микроорганизмы начали синтезировать преимущественно жирные кислоты с 12 атомами углерода вместо стандартных C16. Обе исследовательские группы уже подали патенты и ищут промышленных партнеров для масштабирования технологии.

Потенциал для "зеленой" химии

Работа демонстрирует, что ферментативные системы могут лечь в основу устойчивого химического производства. Управляемый биосинтез способен заменить агрессивную добычу растительного сырья и снизить зависимость промышленности от пальмового масла.

Если технология будет внедрена в промышленность, она позволит уменьшить нагрузку на экосистемы тропиков и сделать производство повседневных товаров более предсказуемым и экологически устойчивым.