Фермент, созданный биоинженерами, производит натуральный ванилин из растений в один шаг

Ванилин — ключевое ароматическое соединение натурального ванильного экстракта, спрос на который высок, но производство ограничено из-за климатических условий и низкого выхода с растения. Химические аналоги дешевле, но уступают по вкусу.

Группа профессора Тосики Фуруя из Токийского университета науки разработала фермент, который решает проблему, превращая феруловую кислоту в ванилин в один этап.

Ключевые моменты исследования:

• Сырьё: Феруловая кислота в изобилии содержится в сельскохозяйственных отходах, таких как рисовые и пшеничные отруби.
• Метод: Учёные использовали генную инженерию для модификации фермента-оксидазы "Ado", который изначально не работал с феруловой кислотой.
• Мутация: С помощью структурного моделирования были предсказаны и внедрены ключевые замены аминокислот (фенилаланина и валина на тирозин и аргинин) в трёх специфических позициях.
• Результат: Полученный мутантный фермент стабильно и с высокой активностью конвертирует феруловую кислоту в ванилин. Реакция проходит при комнатной температуре и требует только фермент, субстрат и кислород воздуха, без кофакторов.
• Эффективность: Процесс позволяет получать ванилин в граммах на литр реакционной смеси, что демонстрирует потенциал для промышленного масштабирования.
• Дополнительная польза: Фермент также показал активность в отношении p-кумаровой и синаповой кислот, которые можно получать из лигнина — ещё одного распространённого отхода сельского хозяйства.

Исследование, опубликованное 10 мая 2024 года в Applied and Environmental Microbiology, открывает путь к простому, экологичному и экономически жизнеспособному производству натурального ванилина из возобновляемого сырья. В настоящее время ведутся работы по внедрению этой технологии в реальное производство в сотрудничестве с компанией.