近日，陜西省生物農業(yè)研究所農業(yè)生物技術(shù)研究中心團隊在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的國際權威期刊《Journal of Cleaner Production》（中科院一區，IF 11.1）發(fā)表題為“Strategy for production of high-purity rare sugar D-allulose from corn stover”的研究論文。該論文通過(guò)氯化銨預處理新方法，成功去除了玉米秸稈中約97%的半纖維素，這一技術(shù)創(chuàng )新為廉價(jià)農業(yè)廢棄物的高值化利用提供了全新的思路，有望解決農業(yè)廢棄物高值化利用率低、產(chǎn)品附加值不足等瓶頸問(wèn)題，為可持續農業(yè)廢棄物的利用提供了潛在的解決方案。
D-阿洛酮糖是一種在自然界中極為稀有且價(jià)格昂貴的糖類(lèi)，其口感干凈而甜美，幾乎媲美蔗糖。與此同時(shí)，它的熱量?jì)H為蔗糖的0.3%，因此對于肥胖和糖尿病患者而言，它成為了一種理想的蔗糖替代品，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
D-阿洛酮糖可由葡萄糖異構酶和阿洛酮糖異構酶催化葡萄糖而獲得。農業(yè)廢棄物中纖維素酶解后會(huì )生成大量葡萄糖，這為利用廉價(jià)的農業(yè)廢棄物制備高附加值D-阿洛酮糖提供了可行的途徑。然而農業(yè)廢棄物結構非常復雜，除了纖維素外，還含有大量的半纖維素，半纖維素的存在一方面會(huì )制約纖維素的酶解，另一方面其降解產(chǎn)物會(huì )加劇后期D-阿洛酮糖的分離純化難度。因此，移除農業(yè)廢棄物中的半纖維素是制備高純度D-阿洛酮糖的關(guān)鍵。為解決這一問(wèn)題，本研究引入了一項創(chuàng )新技術(shù)，通過(guò)氯化銨預處理，成功去除了玉米秸稈中約97%的半纖維素。同時(shí)，這一處理打破了農業(yè)廢棄物細胞壁結構，顯著(zhù)提高了纖維素多糖的生物轉化效率。隨后，利用葡萄糖異構酶和阿洛酮糖異構酶將纖維素降解產(chǎn)物定向轉化為高附加值的D-阿洛酮糖。通過(guò)離子交換樹(shù)脂脫鹽、分離純化、冷凍干燥等工藝步驟，最終得到了純度高達99.4%的D-阿洛酮糖。
陜西省科學(xué)院“秦嶺百人”入選者辛東林博士為論文第一作者，冉淦僑副研究員為通訊作者。該研究工作得到了陜西省自然科學(xué)基金和陜西省科學(xué)院科研項目的資金支持。
圖：利用玉米秸稈生產(chǎn)D-阿洛酮糖流程圖
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.140717
