"Сладкая жизнь": ученые выяснили, как лучше получать "природный сахар"

МОСКВА, 22 авг — РИА Новости. Ученые Воронежского государственного университета (ВГУ) придумали, как существенно улучшить производство фруктозы (часто называемой "природным сахаром") за счет применения фермента инулиназы. Данные исследования опубликованы в International Journal of Biological Macromolecules.

Инулиназа расщепляет инулин и другие фруктозосодержащие полимеры до фруктозы, воздействуя на гликозидные связи. Инулиназа широко распространена среди высших растений и микроорганизмов. Этот фермент может применяться для получения фруктозы из топинамбура, георгина, девясила, цикория, одуванчика, лопуха.

Сиропы с высоким содержанием фруктозы широко востребованы в кондитерской промышленности и при профилактике сахарного диабета, кариеса и ожирения. Развитие производства сиропов требует новых эффективных катализаторов, например, ферментов вроде инулиназы.

"Умное сельское хозяйство": как накормить мир с помощью новых технологий

На смену классическим пестицидам (химическим препаратам для борьбы с болезнями и вредителями) приходят экологически чистые биопестициды, способные бороться с большинством опасных бактерий. Эти вещества безопасны для людей и животных и биоразлагаемы.

На фото: возбудитель болезни растений "серая гниль" под микроскопом.

CC BY-SA 3.0 / Ninjatacoshell / Botrytis cinerea conidiophores magnified 3.5X. Identified using Barnett, H. L. & Hunter, B. B.

1 из 10

Современная биоинформатика позволяет сформировать оптимальную молекулу биопестицида, благодаря которой препарат будет устойчив к воздействию окружающей среды и при этом эффективен.

На фото: аспирант ТюмГУ Сергей Дьячков проводит исследования в области биоинформатики.

© Фото : ТюмГУ

2 из 10

Для того чтобы обеспечить биопестициду максимальный контакт с растением, ученые разработали специальную оболочку для молекул препарата. Улучшенное взаимодействие биопестицида с растением позволит снизить себестоимость сельскохозяйственной продукции.

На фото: капли воды под увеличением стереомикроскопа.

© Фото : ТюмГУ

3 из 10

Вторая задача – обеспечение устойчивости биопестицида – решается учеными с помощью технологии 2D-аэрозоля, основанной на новом явлении – "капельном кластере".

На фото: цветение пшеницы.

© РИА Новости / Николай Хижняк

Перейти в медиабанк

4 из 10

Помимо бактерий, серьезный ущерб сельскохозяйственной продукции могут нанести растительноядные клещи.

На фото: растительный паутинный клещ Panonychus ulmi (красный плодовый клещ).

CC BY-SA 2.0 / Gilles San Martin / Tetranychus urticae

5 из 10

Ученые-акарологи занимаются разведением акарифагов - хищных клещей, которые будут использованы в борьбе с вредителями растений, в том числе, с паутинными клещами.

На фото: хищный клещ из семейства Phytoseiidae.

CC BY 2.0 / Mick Talbot / British Spiders, Phytoseiulus persimilis

6 из 10

Летучие мыши играют значительную роль в сельском и лесном хозяйстве, контролируя численность крупных насекомых-вредителей. В последние десятилетия численность летучих мышей заметно сократилась из-за распространения опасного заболевания - «синдрома белого носа», и тюменские ученые совместно с чешскими коллегами работают над исследованием этого заболевания.

На фото: кольцевание летучих мышей на орнитологической станции.

© РИА Новости / Владимир Федоренко

Перейти в медиабанк

7 из 10

Специалисты также исследуют клещей и насекомых, живущих на теле летучих мышей. На следующем этапе это поможет оценить участие рукокрылых в циркуляции возбудителей опасных заболеваний, передающихся сельскохозяйственным животным и человеку.

На фото: муха-кровососка летучих мышей, семейство Nycteribiidae.

CC BY-SA 2.0 / Gilles San Martin / Nycteribiidae (parasite fly living on bats)

8 из 10

Экологическое состояние почвы влияет на урожайность сельскохозяйственных культур, поэтому изучение почвенного здоровья - неотъемлемая часть исследований ученых. В лаборатории производится оценка биологической активности почв по качественно-количественной характеристике энзимов (продуктов метаболизма микробиоты).

На фото: сотрудница питомника растений высаживает рассаду.

© РИА Новости / Антон Денисов

Перейти в медиабанк

9 из 10

Устойчивость растений к негативному воздействию факторов окружающей среды достигается многократным отбором ценных форм из популяций. Новый исходный материал для селекции ученые получают с использованием ранее неизученных химических мутагенов.

На фото: опытный полигон изучения генетического разнообразия культурных растений, расположенный на биостанции ТюмГУ "Озеро Кучак".

© Фото : ТюмГУ

10 из 10

Ученые ВГУ изучили ее активность в условиях различного микроокружения, применив метод иммобилизации — ограничения степеней свободы фермента путем связывания с нерастворимыми полимерами при сохранении каталитических свойств.

"Мы доказали, что инулиназы могут успешно выступать катализаторами для промышленного получения фруктозных сиропов из растительного сырья", — сообщила доцент кафедры биофизики и биотехнологии ВГУ Марина Холявка.

По ее словам, авторы оптимизировали методику иммобилизации фермента с сохранением до 80 процентов первоначальной каталитической активности энзима. Кроме того, ученые создали математические модели (зависимости активности инулиназы от температуры, концентрации инулина и ионов водорода) для прогнозирования характеристик энзима в реакционной среде.

Ученые также планируют провести заводские испытания процессов культивирования микроорганизмов и очистки фермента в промышленных масштабах.