Модифицированные дрожжи превращают компоненты ПЭТ и растительных отходов в печенье

Исследователи из Университета Южного Иллинойса (SIU) в Карбондейле работают над технологией получения пищевых ингредиентов из ПЭТ-пластика и отходов растениеводства. Для этого сырье сначала расщепляют, а затем перерабатывают с помощью генетически модифицированных дрожжей.

Результаты исследования ученые представили на конференции ACS Fall 2026, которая проходит 23–27 августа в выставочном центре McCormick Place. Доклад вошел в симпозиум, посвященный исследованиям студентов и аспирантов в области биохимии и химической биологии.

От углеродсодержащих отходов к пищевому сырью

Работа проводилась в рамках проекта под руководством NASA по созданию продуктов питания для условий ограниченных ресурсов, в том числе для дальних космических миссий. Исследователи исходили из того, что и пластик, и пищевые продукты содержат углерод, а значит, углеродные соединения из отходов потенциально можно преобразовать в более ценные вещества.

«Мы пытались разработать технологии переработки пластика для создания более ценных продуктов. Мы подумали: почему бы не сосредоточиться на производстве продуктов питания? Потому что пластик — это углерод, и продукты питания — это углерод», — объясняет доцент Лахиру Джаякоди.

В качестве одного из видов сырья команда использовала полиэтилентерефталат — распространенный пластик, из которого, в частности, производят бутылки для воды и газированных напитков. Содержащиеся в ПЭТ молекулы можно химически перестраивать, однако исследователи решили поручить часть преобразований микроорганизмам.

Дрожжи уже применяют как биологические «фабрики» для производства различных соединений. Например, их программируют на синтез инсулина, который раньше получали из поджелудочной железы животных. В проекте SIU тот же подход использовали для получения пищевых компонентов.

Как производят экспериментальное печенье µBites

Лахиру Джаякоди и аспирантка Сандхья Джаясекара модифицировали несколько видов дрожжей, включая пекарские. Они способны преобразовывать соединения из пластика и растительных отходов в белки, витамины и ароматические вещества.

Исходным сырьем стали ПЭТ-пластик, выброшенные стебли и листья кукурузы, а также другая биомасса. Их обрабатывали методом окислительного гидротермального растворения, разработанным профессором геологии SIU Кеном Андерсоном. В процессе используются вода и кислород при высоких температуре и давлении. Твердый материал распадается на фрагменты, доступные для переработки микроорганизмами.

Полученные соединения подают модифицированным дрожжам, которые производят белки, жиры и кислоты. Затем исследователи добавляют клетчатку, крахмал и подсластитель, после чего формуют смесь на 3D-принтере. Экспериментальный продукт получил название µBites — «микробайты».

По данным команды, состав µBites соответствует требованиям безопасности, однако исследователи еще ожидают разрешения учреждения на проведение дегустаций. Пока участники оценивали только аромат продукта: большинство заявило, что было бы готово есть такое печенье в условиях дефицита ресурсов.

Ароматизаторы и бета-каротин из отходов

Чтобы улучшить потребительские свойства µBites, Джаясекара создала дрожжевые штаммы для производства дополнительных пищевых компонентов. Модифицированные пекарские дрожжи получают ванильный ароматизатор из растительной биомассы. Другой штамм перерабатывает этиленгликоль из ПЭТ в бета-каротин, который организм способен преобразовывать в витамин А.

«Мы используем микробы, чтобы сделать печенье более привлекательным и удобным для потребителей продуктом», — говорит Джаясекара.

Сейчас крахмал, клетчатку и подсластитель добавляют отдельно. В дальнейшем команда рассчитывает также получать эти ингредиенты с помощью микроорганизмов. По оценке Джаякоди, µBites могут быть готовы к практическому применению в течение нескольких лет — как на Земле, так и в условиях подводных лодок, лунных или марсианских баз.

Джаякоди связывает перспективы технологии с ростом потребности в продовольствии. По приведенной им оценке, к 2050 году мировой спрос на продукты питания может увеличиться на 35–56%, а около 30% населения мира рискует столкнуться с голодом. Одним из возможных инструментов для решения этой проблемы исследователь считает использование микроорганизмов.

Фото: SIU Carbondale Communications