В промышленных странах, по данным ФАО,
потребность человека в сахаристых веществах удовлетворяется примерно на
70%. Например, в США импортируют его столько же, сколько производят. В
бывший СССР ввозили сахар с Кубы. Сахарозу получают из сахарной свеклы
и сахарного тростника. Вместе с тем сладкие продукты (глюкозу,
фруктозу, ксилит, сорбит) можно изготавливать из разного растительного
сырья, содержащего крахмал (кукурузы, овса, ячменя, картофеля и т. д.).
Разработана технология получения глюкозно-фруктозных сиропов (ГФС).
Очень упрощает и удешевляет процесс использование ферментов,
вырабатываемых определенными микроорганизмами. Например, чтобы довести
до нормальной кондиции картофельный сироп, необходим фермент
глюкоизомераза, но получить его в промышленных масштабах долгое время
не удавалось. Научный поиск привел к неожиданной находке: носителем
искомого фермента оказалась одна из разновидностей лучистых
грибов-актиномицетов, широко распространенных в почве, воде,
различных
отходах. Для грибов подобрали необходимую питательную среду из дешевых
компонентов, разработали условия культивирования.
Можно готовить ГФС с разным содержанием глюкозы и фруктозы. В последнее
время предпочитают ОФС - обогащенный фруктовый сироп с содержанием
фруктозы до 90%. Его используют в промышленности практически всех
ведущих капиталистических стран. Если в начале 80-х годов во всем мире
было изготовлено около 4 млн т такого сиропа, то в 1985 году только в
США на нужды пищевой промышленности израсходовали более 5 млн т.
Интенсифицируя работу микроорганизмов, специалисты смогли резко
увеличить выпуск сиропа, а это, в свою очередь, увеличило производство
побочных продуктов - ксилита, сорбита, кормов для сельскохозяйственных
животных, различных ферментов и специй, которые приходят на смену
пищевым добавкам, далеко не всегда безвредным для организма человека.
Фруктоза
- весьма ценный сахар, регулирует уровень сахара в крови, не вызывает
кариеса зубов. Сорбит (относится к группе сахарных спиртов - С6Н14О6)
совершенно не токсичен, сладок, рекомендуется в качестве подслащивающей
добавки к пище, не вызывает быстрых изменений количества сахара в крови
и не провоцирует дополнительной выработки инсулина поджелудочной
железой, его рекомендуют страдающим диабетом. Ксилит хорошо усваивается
организмом человека, не вызывает кариеса, также рекомендуется при
сахарном диабете. Фруктозу, сорбит, ксилит называют идеальными
альтернативными сахарами.
Можно сахар получать из целлюлозы
(клетчатки) - одного из самых распространенных веществ в природе. Из
нее изготовляют бумагу, картон, ткани, искусственные волокна, лаки,
пленки и т. д. Для их получения целлюлоза используется в виде
природного полимера, но в последние два десятилетия все острее
ощущается потребность получать из целлюлозы ее моно мерное звено
глюкозу - важный компонент питания человека и животных. Кроме того,
глюкоза - прекрасный исходный материал для разнообразных процессов
химического и микробиологического синтеза.
Первые опыты по гидролизу целлюлозы выполнены еще в начале XIX века. В
1819 году во Франции, а через три года в России удалось получить
глюкозу из льняного волокна и бумаги при действии на них
концентрированной серной кислотой. В нашей стране гидролизная
промышленность существует и поныне, правда, технологический процесс
сильно изменился: гидролиз осуществляется не более чем 2 % серной
кислотой при температуре около 200°С. Образующиеся сахара в
виде
разбавленного 2 ... 3 % раствора в основном используются для выращивания кормовых дрожжей,
частично сбраживаются до этилового
спирта.
Кислотный гидролиз имеет много отрицательных сторон (дОрог - требует
высоких энергетических затрат, в технологических установках приходится
использовать антикоррозийные материалы, образующиеся сахара частично
разрушаются, из сопутствующего лигнина образуются растворимые токсичные
соединения). Назрела необходимость в другом, некислотном способе
получения сахаров из растительного сырья или отходов различных
производств.
Новый способ был найден случайно. Во время второй мировой войны перед
учеными одного из армейских научных центров США была поставлена задача:
выяснить, почему в тропическом климате быстро разрушается
хлопчатобумажная ткань. Оказалось, что разрушение вызывали целлюлазы
ферменты микроскопических грибов, способные гидролизовать целлюлозу до
глюкозы. С этого времени целлюлазы стали изучать во многих странах.
Установлено, что многие микроскопические организмы (грибы, бактерии,
актиномицеты) обладают целым целлюлазным комплексом, и полный гидролиз
может происходить лишь при хорошей сбалансированности. При
недостаточной активности одного из его компонентов происходит
накопление промежуточных продуктов гидролиза. Возникает новая проблема
- получение генетическими и генно-инженерными методами микроорганизмов,
способных производить идеальный по сбалансированности действия
целлюлазный комплекс. Уже получены мутантные штаммы, в которых общая
активность целлюлазного комплекса более чем в 10 раз выше активности
ферментов, синтезируемых природными штаммами. Ученые работают над
проблемой пересадки целлюлазных генов.
