Инженеры по биопроцессам извлекают глюкозинолат из жмыха масличных культур

Масло, извлеченное из измельченных семян рыжика (camelina) и каринаты (carinata) — масличных растений семейства капустных — можно использовать как реактивное топливо. Однако при рекордно низких ценах на нефть это экономически сложно. Эти перспективные источники биотоплива могут стать на шаг ближе к реальности благодаря извлечению вещества под названием глюкозинолат.

Глюкозинолат — одно из биоактивных соединений, остающихся после экстракции масла, согласно биопроцессному инженеру Чжэнжун "Джимми" Гу, доценту Университета штата Южная Дакота (SDSU). Он и аспирант Юхэ Цао разработали метод извлечения глюкозинолата из жмыха масличных культур, что может привести к высокоценному использованию этого химического вещества.

В ответ на инициативу ВМС США "Great Green Fleet" по разработке биотоплива из непродовольственных масличных культур, исследователи SDSU с 2012 года определяют пригодность и устойчивость масличных культур в Дакóтах и оценивают характеристики масла и топлива из семян. Рыжик и карината — две из изучаемых культур. Исследования поддерживаются законодательным финансированием штата Южная Дакота в рамках Инициативы по масличным культурам Южной Дакоты (South Dakota Oilseeds Initiative), промышленными партнерами и федеральным финансированием через Северо-Центральный Центр Sun Grant.

Билл Гиббонс, временный заместитель директора Сельскохозяйственной опытной станции Южной Дакоты, курирующей исследования масличных культур, заявил: «Наиболее эффективное использование всех компонентов масличных семян поможет нам на шаг приблизиться к тому, чтобы сделать возобновляемое биотопливо экономически жизнеспособным вариантом».

Цель — помочь сделать производство биотоплива прибыльным без государственных субсидий, пояснил Гу. Его исследования глюкозинолата поддерживаются Министерством энергетики США через инициативу Sun Grant, которая способствует развитию возобновляемых биоэнергетических технологий, и Инициативой по масличным культурам Южной Дакоты.

Цао, который четыре года проработал в компании по мембранной фильтрации и разделению, перед началом докторантуры извлекает глюкозинолат с помощью этанола, а затем использует мембранную фильтрацию для удаления примесей, таких как белки. Затем он использует ионообменную колонку для дальнейшей очистки глюкозинолата.

После выделения глюкозинолат будет стабильным и не будет разлагаться или гидролизоваться ферментом до изотиоцианатов, нитрилов и тиоцианатов, пояснил Гу.

Присутствие глюкозинолата ограничивает количество жмыха рыжика и каринаты, которое можно включать в рацион животных, до 10%. «Он очень токсичен», — отметил он, и именно эту токсичность Гу хочет использовать — для уничтожения грибков и сорняков или даже раковых клеток.

«Если мы извлечем его и одновременно вернем твердые остатки для использования в качестве корма для животных, у нас получится игра с выигрышем для всех», — сказал Гу, который ищет сотрудников для помощи в разработке высокоценных применений глюкозинолата.