Так же, как целлюлоза, лигнин и жиры, белки являются возобновляемым сырьем. Однако их потенциал для химической промышленности остается неиспользованным. Исследовательские группы Института технологического проектирования и упаковки им. Фраунгофера IVV, Германия, надеются изменить это. Идея ученых состоит в том, чтобы использовать многообещающие техно-функциональные свойства растительных белков для промышленного применения.
Хотя белки из растительных источников играли ключевую роль в химической промышленности сто лет назад, например, в качестве связующего материала или клея, их использование сокращалось после бума в нефтехимической промышленности. Партнеры, участвующие в проекте TeFuProt стремятся изменить это и получить белки для промышленного применения из сельскохозяйственных отходов. Целью этого биоэкономического подхода является противодействие дефициту и долгосрочному росту цен на ископаемое сырье и использование возобновляемого в качестве альтернативы нефти.
Обработка сельскохозяйственного сырья, такого как семена рапса, приводит к получению большого количества белка. Такие белки являются побочным продуктом извлечения рапсового масла. Остаточные белковые побочные продукты — рапсовый шрот и рапсовый жмых — до сих пор использовались в основном в качестве продуктов питания в животноводстве. Но это использование ограничено из-за содержащихся в них горьких веществ.
Благодаря своим функциональным свойствам, таким как способность образовывать пены, гели и пленки, а также удерживать воду, белковые фракции рапсового жмыха имеют огромный потенциал для широкого спектра технических применений. Они идеальны в качестве добавок для красок, лаков, клеев, смазок, строительных материалов, моющих средств и полимеров.
Растительные белки открывают дверь для разработки новых, экологически чистых продуктов на биологической основе с улучшенными свойствами. Это также снижает нашу зависимость от ископаемых ресурсов и способствует развитию экологически безопасного производства.
Андреас Фетцер, ученый из Института Фраунгофера технологического проектирования и упаковки
Чтобы использовать весь потенциал распса, ученые провели исследование. Цель — выделить белки из рапсового шрота и жмыха, а также разработать необходимые процессы. Кроме того, биологи отвечали за модификацию белков и предварительную рецептуру.
Также в рамках исследования ученые проанализировали технофункциональные свойства растительных белков из рапса — растворимость, пенообразование и эмульгирование, а также свойства образования пленки.
Пленкообразующие свойства, в частности, показали себя особенно хорошо. «При сушке белков, растворенных в воде, к которой был добавлен пластификатор на биологической основе, в чашке Петри вода испаряется, и белки сшиваются, образуя стабильную пленку. Таким образом, белки в основном подходят в качестве альтернативных связующих веществ в лакокрасочных материалах, морилках для древесины или покрытиях паркета, которые обычно содержат сырье на нефтяной основе. Акрилаты, например, могут быть заменены белковыми препаратами»,— объясняет Фетцер. Кроме того, белки демонстрируют способность эффективно связывать красители или действовать как барьеры. Это продемонстрировало дополнительное преимущество покрытия на белковой основе, особенно в деревообрабатывающей промышленности: красители эффективно предотвращали «вытекание» из древесины.
Фетцер и его коллеги успешно восстановили четыре типа белка с помощью четырех совершенно разных процессов. Ученые обезжирили измельчили и растворили жмых из рапсового жмыха в воде. Затем смесь центрифугируют, чтобы отделить твердые частицы от жидкостей. После этого водный экстракт очищают. В извлеченных белковых изолятов содержание белка достигает более 90%.
Работа немецких ученых привела к созданию многообещающих продуктов, некоторые из которых уже доступны в качестве прототипов. К ним относятся биоразлагаемые пленки в качестве упаковочного материала для пакетов с моющими средствами а также древесноволокнистая плита из остатков производства и связующие агенты, модифицированные рапсовым белком. Огнестойкие изоляционные пены для строительной индустрии или формованные пены для упаковки, защиты волокон и ингибиторов переноса красителя в экологически чистых моющих средствах для стирки, загущающие компоненты для смазок или связующие для лаков и добавки в универсальные чистящие средства для деревянных поверхностей завершают список инновационных экологических продуктов.
Читать далее
Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?