Ученые предложили использовать пластиковые бутылки для производства съедобного печенья со вкусом ванили
Каждый год человечество производит сотни миллионов тонн пластика, значительная часть которого вскоре становится отходами. Приблизительно столько же людей сталкиваются с голодом. Американские исследователи предложили убить двух зайцев сразу: с помощью дрожжей превратить пластиковые бутылки и сельскохозяйственные отходы в пищевые компоненты. Звучит как научная фантастика, но лабораторный прототип технологии, позволяющей это делать, уже существует. Теперь ученым предстоит получить разрешение испытать продукт на людях.
По данным ООН, ежегодно человечество производит более 400 миллионов тонн пластика. Примерно ⅔ этого объема приходится на недолговечные изделия, которые вскоре превращаются в отходы: 46 процентов пластиковых отходов оказываются на полигонах, еще 22 процента неправильно утилизируются и становятся мусором, попадающим в окружающую среду. Он накапливается в океане, попадает в почву и воздух, а микропластик распространяется даже по воздуху. Эти частицы уже находили в различных органах человека — в том числе яичниках и обонятельных луковицах мозга.
В то же время сохраняется проблема продовольственной безопасности: сотни миллионов людей по всему миру по-прежнему испытывают нехватку пищи. В 2025 году с голодом столкнулось 7,8 процента населения земного шара, или 645 миллионов человек.
Ученые давно ищут способ сократить количество пластиковых отходов и получить из них полезное сырье для производства пищи. Ранее химики обнаружили, что пластик — это прежде всего сложное органическое соединение, содержащее много углерода, а некоторые микроорганизмы умеют расщеплять отдельные виды пластика или продукты их распада и использовать содержащийся в них углерод для синтеза собственной биомассы, включая белки.
Ключевым открытием стало обнаружение в 2016 году бактерии Ideonella sakaiensis, способной расщеплять ПЭТ — материал, из которого делают пластиковые бутылки. Ее ферменты PETase и MHETase поэтапно расщепляют ПЭТ до более простых соединений, которые бактерия может использовать как источник углерода и энергии.
Отсюда у специалистов возникла идея: если сначала расщепить ПЭТ, а после «скормить» микроорганизмам, можно заставить их перерабатывать полученные соединения в собственную биомассу и другие полезные вещества, включая белки. Именно эту концепцию исследователи предложили применять для получения пищевого белка из пластиковых отходов.
Однако существующие технологии пока не позволяют вывести этот процесс на более высокий уровень, потому что требуют значительных затрат и в ряде случаев имеют низкую эффективность. Чтобы решить проблему, команда американских химиков и микробиологов под руководством Лахиру Джаякоди (Lahiru N. Jayakody) из Университета Южного Иллинойса в Карбондейле пошла иным путем.
Ученые объединили генную инженерию с технологией окислительного гидротермального растворения. Проще говоря, с помощью дрожжей они попытались превратить углерод из пластиковых и растительных отходов в пищевые компоненты.
Для эксперимента химики взяли обычные пластиковые бутылки из супермаркета, а также стебли и листья кукурузы, которые остаются после сбора урожая. Сырье подвергли окислительному гидротермальному растворению — методу химической переработки, при котором материалы под воздействием воды, кислорода, высокой температуры и высокого давления расщепляются на более простые соединения, способные усваиваться микроорганизмами.
Получившиеся компоненты затем передали нескольким видам дрожжей — Saccharomyces boulardii, Saccharomyces cerevisiae, Rhodosporidium toruloides. Один из них заранее генетически модифицировали с помощью технологии редактирования генов CRISPR: встроили в ДНК гены, отвечающие за выработку ферментов. Исследователи не пытались заставить один микроорганизм делать абсолютно все. Разные виды выполняли разные функции — ученые создали своего рода «биологическую производственную линию».
Джаякоди и его коллеги генетически модифицировали Saccharomyces cerevisiae, чтобы дрожжи превращали феруловую кислоту, получаемую из растительной биомассы, в ванилин — органическое вещество с сильным запахом ванили, которое применяется как ароматизатор в кулинарии, кондитерском деле и парфюмерии.
Для Rhodosporidium toruloides применили метод адаптивной лабораторной эволюции. В результате у этих бактерий улучшилась способность использовать этиленгликоль — один из продуктов расщепления ПЭТ — в качестве источника углерода. Исследователи добились того, что Rhodosporidium toruloides начали производить β-каротин, который используют как пищевой пигмент; кроме того, организм человека может превращать β-каротин в витамин А.
Новый материал объединили с белковой биомассой дрожжей, крахмалом, клетчаткой, подсластителем и сформировали смесь с помощью 3D-печати, получив готовый продукт — белковое печенье µBites со вкусом ванили. Авторы исследования пояснили, что проведенные анализы не выявили препятствий для употребления µBites в пищу. Но полноценные вкусовые испытания с участием людей пока не проводили — на это еще нужно получить разрешение.
Команда Джаякоди не просто попытались сделать белковую пищу из пластика — о такой возможности знали и раньше, — а приготовить более полноценный и привлекательный продукт.
До массового производства такой еды еще очень далеко. По словам одного из участников проекта, подобные продукты могут появиться на рынке через 20 лет. За это время исследователям предстоит проверить безопасность технологии, разработать способы переработки более загрязненных пластиковых отходов и доказать, что полученные из них пищевые ингредиенты соответствуют требованиям пищевой промышленности.
Но главная проблема заключается не только в безопасности. Даже если технология пройдет необходимые проверки, она вряд ли сможет переработать заметную долю пластиковых отходов. Объем глобального производства и накопления пластика требует совсем других технологических масштабов.
Специалисты также обратили внимание на экономические ограничения. Сбор таких отходов, разбросанных по городам, полигонам и другим территориям, требует значительных затрат. Производство нового пластика остается относительно дешевым, поэтому переработка пластиковых отходов нередко оказывается менее выгодной с экономической точки зрения.
Существует и психологический барьер. Люди все чаще сталкиваются с сообщениями о микропластике в воде, пище и окружающей среде. Поэтому идея съесть печенье, исходным материалом для которого послужила пластиковая бутылка, может вызвать у потребителя больше отторжения, чем интереса. Дополнительные вопросы вызывает использование генетически измененных микроорганизмов.
Поэтому ученые пока не рассматривают такую технологию как готовое решение глобальной проблемы. Для них эксперимент скорее показывает возможное направление дальнейших исследований. Если микроорганизмы способны превращать отходы в полезные вещества, этот принцип можно попытаться применить не только для создания пищевых компонентов.
Исследователи представили свои результаты на конференции Американского химического общества в Чикаго.
Telegram 
Дзен 
VK Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Известное исследование прошлого, показавшего позитивный эффект от уменьшения экранного времени, слишком сильно доверялось словам участников эксперимента. Проверка показала, что в реальности люди почти полностью проваливают попытку уменьшить свою зависимость от телефона.
Проблемы с дыханием во время сна могут отражаться не только на самочувствии днем, но и на интимной жизни мужчин. Новый метаанализ показал, что по мере усугубления таких нарушений во сне показатели эректильной функции снижаются.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Большой адронный коллайдер многие воспринимают как инструмент изучения первых мгновений жизни Вселенной и поиска редких частиц. Но ушедший на обновление ускоритель частиц все еще приносит новые данные и о таких, казалось бы, хорошо изученных объектах, как ядро атома кислорода. Физики ЦЕРН выяснили, что и оно, и ядро атома неона ведут себя не так, как предсказывали модели.
Вполне возможно, что примерно 55 тысяч лет назад неандертальцы обитали гораздо южнее, чем считалось до сих пор. На то, что они могли приспособиться к жизни в условиях пустыни, указали каменные орудия, обнаруженные на Аравийском полуострове.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии