Печенье, частично изготовленное из молекул, полученных из пластиковых отходов, звучит скорее как предупреждение о будущем, чем как пищевой эксперимент. Однако исследователи из Университета Южного Иллинойса в Карбондейле (SIU Carbondale) рассматривают этот подход вполне прикладным образом: они используют инженерные дрожжи для преобразования компонентов выброшенного пластика и сельскохозяйственных отходов в белки, витамины, жиры, ароматизаторы и другие соединения, которые в перспективе могут использоваться для производства пищи в условиях ограниченных ресурсов.
Подход решает сразу две задачи — поиск полезного применения пластиковым отходам и создание дополнительных технологий производства продуктов питания там, где традиционная сырьевая база недоступна или сильно ограничена.
Работа выполняется в рамках проекта под руководством NASA, посвящённого технологиям производства пищи для исследований глубокого космоса, где доставка и хранение сырья становятся серьёзным ограничением. В дальнейшем аналогичные биотехнологические решения могут найти применение и на Земле — например, в удалённых районах, зонах стихийных бедствий или других условиях, где снабжение продуктами затруднено.
«Мы пытались разработать технологии переработки пластика, чтобы создавать более ценные продукты. Мы подумали: почему бы не сосредоточиться на приготовлении еды? Потому что пластик — это углерод, а еда — это углерод», — объясняет доцент SIU Carbondale Лахиру Джаякоди.
Дрожжи превращают отходы в пищевые ингредиенты
Прототипом команды стало белковое печенье μBites, название которого произносится как «микробайтс». При этом исследователи не добавляют измельчённый пластик непосредственно в пищевую смесь. Сначала отходы необходимо химически преобразовать в более простые молекулы, доступные для потребления микроорганизмами. Затем генетически модифицированные дрожжи используют эти соединения в качестве сырья и синтезируют из них вещества, потенциально пригодные для производства пищевых ингредиентов.
Одной из ключевых целей исследователей является полиэтилентерефталат, или ПЭТ — широко распространённый пластик, из которого изготавливают, в частности, бутылки для воды и прохладительных напитков. В структуре ПЭТ присутствуют богатые углеродом соединения, которые можно разложить и затем использовать как исходное сырьё для микробиологического производства.
Вместо того чтобы проводить весь цикл переработки исключительно с помощью химических реакций и органических растворителей, исследователи используют микроорганизмы как своего рода биологические производственные системы.
«Микробы очень умны. Поэтому мы используем их способности, чтобы решать проблемы, которые сами создали», — говорит Джаякоди.
Использование микроорганизмов как миниатюрных биофабрик само по себе не является новым подходом. Учёные уже давно программируют бактерии и дрожжи для производства различных полезных соединений. Например, рекомбинантный человеческий инсулин получают с использованием генетически модифицированных микроорганизмов, а не путём извлечения гормона из тканей животных.
Джаякоди и аспирантка Сандхья Джаясекара применили тот же принцип к переработке отходов. Исследователи запрограммировали несколько штаммов дрожжей, включая пекарские дрожжи, на использование молекул, полученных из пластиковых и сельскохозяйственных отходов, для синтеза белков, витаминов, ароматических соединений и других компонентов пищевой смеси.
Сначала нужно разобрать прочные отходы
Однако прежде чем дрожжи смогут приступить к своей работе, исходное сырьё необходимо перевести в химические формы, доступные микроорганизмам.
Исследователи обрабатывали ПЭТ-пластик, выброшенные стебли и листья кукурузы и другую биомассу с помощью запатентованного метода, называемого окислительным гидротермическим растворением. Метод, разработанный профессором геологии SIU Carbondale Кеном Андерсоном, использует воду и кислород при высокой температуре и давлении для разрушения сложных и прочных материалов с образованием более простых соединений, которые затем могут потребляться микроорганизмами.
Полученные продукты распада поступают в инженерные дрожжи. Те, в свою очередь, преобразуют их в соединения, которые могут использоваться в качестве пищевых компонентов, включая белки, жиры и органические кислоты.
На нынешнем этапе исследователи дополнительно добавляют к полученной биомассе клетчатку, крахмал и подсластитель. После этого смесь экструдируют с помощью 3D-принтера, формируя печенье μBites.
По данным команды, проведённые исследования не выявили признаков, препятствующих дальнейшему рассмотрению продукта в качестве пищевого. При этом полноценная оценка потребительских свойств ещё продолжается, а институциональное одобрение последующих дегустационных испытаний ожидается отдельно. Пока участники исследования оценивали прежде всего аромат продукта, и большинство из них заявили, что были бы готовы употреблять такое печенье в условиях серьёзного ограничения ресурсов.
Ваниль и бета-каротин должны сделать рецепт привлекательнее
Создать продукт, пригодный для экстремальных условий, — лишь часть задачи. Не менее важен его вкус, особенно если технология в перспективе должна выйти за пределы космических или аварийных сценариев.
Сандхья Джаясекара разработала пекарские дрожжи, способные получать ванильные ароматические соединения из растительной биомассы. Другой штамм микроорганизмов может использовать этиленгликоль, полученный из ПЭТ, для синтеза бета-каротина. Это вещество является предшественником витамина A и может превращаться в него в организме человека.
«Мы используем микробы, чтобы превратить печенье в более привлекательный и удобный для потребителя продукт», — говорит Джаясекара.
Таким образом, исследователи рассматривают дрожжи не просто как средство переработки отходов, а как инструмент управления составом конечного продукта. Один и тот же поток сырья потенциально может служить источником различных компонентов — от структурных веществ до ароматизаторов и нутриентов.
Цель выходит далеко за пределы печенья
В дальнейшем команда хочет заставить микроорганизмы производить больше компонентов, необходимых для приготовления самого печенья. Сейчас крахмал, клетчатка и подсластитель добавляются отдельно, но в перспективе исследователи рассчитывают получать и их из исходного потока отходов.
Джаякоди надеется, что μBites сможет выйти на более широкий рынок в течение нескольких лет. Однако гораздо более масштабная цель проекта заключается не в создании нового вида печенья.
Технология, позволяющая превращать пластиковые и растительные отходы в пригодное для дальнейшего использования сырьё, может оказаться особенно интересной там, где традиционная логистика производства и доставки продуктов оказывается слишком сложной. В качестве потенциальных областей применения исследователи рассматривают удалённые регионы Земли, зоны бедствий, подводные лодки, а в более отдалённой перспективе — лунные и марсианские поселения.
Логика здесь принципиально отличается от обычной переработки отходов. Вместо того чтобы просто вернуть материал в производственный цикл в виде нового пластика, его углеродный скелет пытаются включить в биологический цикл и использовать для синтеза молекул с более высокой функциональной ценностью.
«Ожидается, что мировой спрос на продукты питания вырастет на 35–56% к 2050 году, и около 30% населения мира в будущем будут под угрозой голода. Я считаю, что решение проблемы — использовать микробы», — заключает Джаякоди.
Результаты работы были представлены на симпозиуме ACS «Бакалаврские и аспирантские исследования в биохимии и химической биологии», который проходил 23–27 августа 2026 года в McCormick Place.
Но здесь возникает главный вопрос: если микроорганизмы научатся превращать пластиковые отходы и биомассу в полноценные белки, жиры, витамины и другие пищевые компоненты, где в будущем пройдёт граница между переработкой отходов и производством еды — и готовы ли потребители действительно считать такую пищу обычным продуктом?
Источник: https://scitechdaily.com/scientists-turn-plastic-waste-into-protein-rich-cookies/Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
