"В настоящее время ксилит также производят из древесины, в частности из коры", — говорит Йохан Тевелейн, руководитель команды NovelYeast. Однако современное производство представляет собой химический процесс. Это означает, что требуется высокая температура и давление, то есть много энергии и, следовательно, денег. Кроме того, нынешний производственный процесс не очень точен и помимо подсластителя образуются побочные продукты, которые трудно удалить.

На хакатоне, прошедшем в Тарту в конце апреля, команда NovelYeast представила более точный и дешевый вариант. Они планируют использовать соединение под названием C5-фракция гемицеллюлозы, которое производит Fibenol, и скормить его одному из своих многочисленных видов генно-инженерных дрожжей. В результате разложения остается только углекислый газ и чистый ксилит. "Текущая доходность химического производства составляет от 50 до 70 процентов, а у нас она превысила 95 процентов", — сравнивает Тевелейн.

Сладкая оценка

По словам менеджера по продукции Fibenol Карла Пеэбо, компания производит различные виды древесного сахара. Например, лигнин можно использовать для изготовления биопластика и пищевых контейнеров, а целлюлозу — для производства бумаги. Карл Пеэбо и Йохан Тевелейн сходятся во мнении, что с оставшейся гемицеллюлозой дело обстоит сложнее. "Компания NovelYeast нашла решение для нашего самого сложного продукта: как превратить его в ксилит с высокой добавочной стоимостью, сфера применения которого постоянно расширяется", — отмечает Пеэбо.

Изначально компания Fibenol обратилась к бельгийцам с желанием отправить им древесный сахар фракции С5 гемицеллюлозы в качестве сырья для биоэтанола. По словам Тевелейна, это вещество содержит много ксилозы, необходимой для производства ксилита, а также несколько соединений, тормозящих реакцию. "Именно ингибирующие соединения являются основным препятствием при внедрении такого вида биомассы. Поэтому биоэтанол из нее получается не очень хорошо", — поясняет руководитель группы.

Поскольку у бельгийцев уже были дрожжи, которые в рамках сотрудничества с пивоварней перерабатывали остатки ячменя, они решили проверить, справятся ли они с древесным сахаром компании Fibenol. По словам Тевелейна, дрожжи отделили белки от сырья. В результате остались волокна, которые бельгийцы гидролизовали доглюкозы и ксилозы. Затем команда скормила эти вещества дрожжам. "Глюкоза полностью преобразуется в CO2, а ксилоза превращается в ксилит. Это сработало на удивление хорошо — даже с более сложным соединением C5", — вспоминает Тевелейн.

Поскольку ксилит — более ценное вещество, чем этанол, а дрожжи обеспечивают высокую производительность, Fibenol только выигрывал от такой замены. "Поэтому мы приняли участие в хакатоне BioBoosters и представили там нашу идею", — говорит Тевелейн. Поскольку хакатон также включал посещение биореактора, команда смогла уточнить свои идеи с помощью данных, полученных на месте. "Темой хакатона была wood to food ("из дерева в еду"), и мы были очень рады стать победителями", — говорит ученый. 

В свете налога на сахар

NovelYeast и Fibenol еще предстоит договориться о деталях будущего сотрудничества. "Мы начинаем проект, чтобы сначала наладить производство ксилита на пилотном заводе в Имавере. Также продолжим совершенствовать наши дрожжи", — описывает планы Йохан Тевелейн. В будущем также планируется использовать предварительно обработанный древесный сахар, где содержание ксилозы составит 300 граммов вместо нынешних 20. "Чем более плотное по сахару сырье мы можем использовать, тем меньше потребуется контейнер и тем эффективнее будет процесс", — рассуждает руководитель группы.

Насколько ему известно, Fibenol пока не станет производить ксилит самостоятельно — фирма планирует поставлять продукт другой компании с подходящей производственной инфраструктурой. По словам Тевелейна, в отдаленном будущем Fibenol планирует производство ксилита на предприятии, в десять раз превышающем пилотный завод в Имавере, который может появиться в Латвии недалеко от Риги.

По словам Карла Пеэбо, сотрудничество с другими командами, участвовавшими в хакатоне, продолжится. "Цель хакатона заключалась в том, чтобы связаться с компаниями или исследовательскими институтами, которые создали из нашей продукции что-то специально для пищевой или кормовой отрасли", — объясняет он.

"Если можно производить ксилит из отходов лесной промышленности и делать это значительно более экологически чистым способом, чем нынешние методы производства, то от этого можно много выиграть, — говорит Пеэбо

В хакатоне приняли участие шесть команд. Например, одна из них предположила использовать древесные сахара для производства альтернативы казеину — молочному белку. Были также мысли, что древесный сахар может стать заменителем жира или что сама кристаллическая целлюлоза может использоваться в качестве пищевой добавки. "У команд был совершенно разный бэкграунд и технологическая готовность. У некоторых уже были вполне готовые решения, у других только первоначальные идеи. Многие только задумывались о производстве различных новых пищевых добавок", — вспоминает Пеэбо.

Поскольку Эстония пытается сократить потребление сахара, наибольший потенциал Пеэбо видит в ксилите, который заменяет сахар и имеет низкую калорийность. "Если мы сможем реализовать предложенное бельгийцами решение в промышленных масштабах, это означает, что мы сможем начать производить ксилит с очень высокой добавленной стоимостью из эстонского сырья", — отмечает он.

Хакатон был организован Центром развития биоэкономики Эстонского университета естественных наук и прошел в рамках проекта BioBoosters.