Naidheachdan - Riochdachadh Vanillin Nàdarra bho Goireasan Ath-nuadhachail

I. Ro-ràdh

Is e Vanillin aon de na todhar blas as mòr-chòrdte agus as fharsainge san t-saoghal.Gu traidiseanta, chaidh a thoirt a-mach à pònairean vanilla, a tha daor agus a tha mu choinneamh dhùbhlain a thaobh seasmhachd agus so-leòntachd an t-sèine solair.Ach, leis na h-adhartasan ann am bith-theicneòlas, gu sònraichte ann an raon biotransformation microbial, tha àm ùr airson cinneasachadh vanillin nàdurrach air nochdadh.Le bhith a’ cleachdadh meanbh-fhàs-bheairtean airson cruth-atharrachadh bith-eòlasach air stuthan amh nàdarrach air slighe a tha comasach gu h-eaconamach a thoirt seachad airson synthesis vanillin.Tha an dòigh-obrach seo chan ann a-mhàin a’ dèiligeadh ri draghan seasmhachd ach cuideachd a’ tabhann fhuasglaidhean ùr-ghnàthach airson gnìomhachas blas.Tha rannsachadh air a dhèanamh le Institiud Saidheans agus Teicneòlais SRM (SRMIST) air ath-sgrùdadh farsaing a thoirt seachad air dòighean-obrach roghainneil a thaobh synthesis bith-eòlasach vanillin agus an cleachdadh ann an roinn a’ bhidhe, a’ toirt geàrr-chunntas air diofar dhòighean airson synthesis bith-eòlasach vanillin bho dhiofar fo-stratan agus na diofar sheòrsaichean de vanillin. iarrtasan ann an gnìomhachas a’ bhidhe.

II.Mar a gheibh thu Vanillin Nàdarra bho Goireasan Ath-nuadhachail

Cleachdadh Ferulic Acid mar Substrate

Tha searbhag ferulic, a thàinig bho stòran mar bran rus agus bran coirce, a’ nochdadh structarail coltach ri vanillin agus tha e na fho-strat ro-làimh airson cinneasachadh vanillin.Tha diofar meanbh-fhàs-bheairtean leithid Pseudomonas, Aspergillus, Streptomyces, agus fungasan air am fastadh airson a bhith a’ dèanamh vanillin bho searbhag ferulic.Gu sònraichte, tha gnèithean mar Amycolatopsis agus fungasan geal-lobhadh air an comharrachadh mar thagraichean comasach airson vanillin a dhèanamh bho searbhag ferulic.Tha grunn sgrùdaidhean air sgrùdadh a dhèanamh air cinneasachadh vanillin bho searbhag ferulic a’ cleachdadh meanbh-fhàs-bheairtean, dòighean enzymatic, agus siostaman gun ghluasad, a’ soilleireachadh sùbailteachd agus comas an dòigh-obrach seo.

Tha synthesis enzymatic de vanillin bho searbhag ferulic a ’toirt a-steach a’ phrìomh enzyme feruloyl esterase, a bhios a ’catalachadh hydrolysis a’ cheangail eistear ann an searbhag ferulic, a ’leigeil a-mach vanillin agus fo-thoraidhean co-cheangailte eile.Le bhith a’ sgrùdadh na h-àireimh as fheàrr de einnseanan biosynthetic vanillin ann an siostaman gun cheallan, tha luchd-rannsachaidh air strain ath-cho-fhillte Escherichia coli leasaichte a leasachadh a tha comasach air searbhag ferulic (20mM) a thionndadh gu vanillin (15mM).A bharrachd air an sin, tha cleachdadh gluasad cealla microbial air aire a tharraing air sgàth cho bith-fhreagarrachd agus seasmhachd sàr-mhath fo dhiofar shuidheachaidhean.Chaidh dòigh-obrach neo-ghluasadach ùr a leasachadh airson cinneasachadh vanillin bho searbhag ferulic, a’ cur às don fheum air coenzymes.Tha an dòigh-obrach seo a’ toirt a-steach decarboxylase coenzyme-neo-eisimeileach agus oxygenase coenzyme-neo-eisimeileach le uallach airson searbhag ferulic a thionndadh gu vanillin.Tha co-ghluasad FDC agus CSO2 a’ comasachadh cinneasachadh 2.5 mg de vanillin bho searbhag ferulic ann an deich cearcallan ath-bhualadh, a’ comharrachadh eisimpleir ùr-ghnàthach de chinneasachadh vanillin tro bhith-theicneòlas einnsein neo-ghluasadach.

A’ cleachdadh Eugenol/Isoeugenol mar fho-strat

Bidh Eugenol agus isoeugenol, nuair a tha iad fo smachd bith-thionndaidh, a’ toirt a-mach vanillin agus na metabolites co-cheangailte ris, a chaidh a lorg gu bheil grunn thagraidhean agus luach eaconamach cudromach aca.Tha grunn sgrùdaidhean air sgrùdadh a dhèanamh air cleachdadh meanbh-fhàs-bheairtean a tha air an atharrachadh gu ginteil agus a tha a’ tachairt gu nàdarra gus vanillin a cho-chur bho eugenol.Chaidh an comas airson truailleadh eugenol fhaicinn ann an grunn bacteria agus fungasan, a’ gabhail a-steach ach gun a bhith cuibhrichte gu Bacillus, Pseudomonas, Aspergillus, agus Rhodococcus, a’ taisbeanadh an comas ann an cinneasachadh vanillin a thig bho eugenol.Tha cleachdadh eugenol oxidase (EUGO) mar enzyme airson cinneasachadh vanillin ann an àrainneachd gnìomhachais air comas mòr a nochdadh.Bidh EUGO a’ taisbeanadh seasmhachd agus gnìomhachd thar raon pH farsaing, le EUGO solubhail a’ meudachadh gnìomhachd agus a’ lughdachadh ùine freagairt.A bharrachd air an sin, tha cleachdadh EUGO neo-ghluasadach a’ ceadachadh am biocatalyst fhaighinn air ais ann an suas ri 18 cearcallan freagairt, a’ leantainn gu àrdachadh còrr is 12-fhillte ann an toradh biocatalyst.San aon dòigh, faodaidh enzyme neo-ghluasadach CSO2 adhartachadh tionndadh isoeugenol gu vanillin gun a bhith an urra ri coenzymes.

Fo-stratan eile

A bharrachd air searbhag ferulic agus eugenol, chaidh todhar eile leithid searbhag vanillic agus phenylpropanoids C6-C3 a chomharrachadh mar fho-stratan airson cinneasachadh vanillin.Thathas den bheachd gu bheil searbhag Vanillic, air a thoirt a-mach mar fo-thoradh de lughdachadh lignin no mar phàirt a tha a’ farpais ann an slighean metabolach, na phrìomh ro-ruithear airson cinneasachadh vanillin bith-stèidhichte.A bharrachd air an sin, tha a bhith a’ toirt seachad lèirsinn mu bhith a’ cleachdadh phenylpropanoids C6-C3 airson synthesis vanillin a’ toirt cothrom gun samhail airson ùr-ghnàthachadh blas seasmhach agus ùr-ghnàthach.

Ann an co-dhùnadh, tha cleachdadh stòrasan ath-nuadhachail airson cinneasachadh vanillin nàdarra tro biotransformation microbial na leasachadh sònraichte anns a’ ghnìomhachas blas.Tha an dòigh-obrach seo a’ tabhann slighe eile, seasmhach airson cinneasachadh vanillin, a’ dèiligeadh ri draghan mu sheasmhachd agus a’ lughdachadh earbsa ann an dòighean traidiseanta às-tharraing.Tha na diofar thagraidhean agus luach eaconamach vanillin air feadh gnìomhachas a’ bhidhe a’ daingneachadh cho cudromach sa tha rannsachadh agus leasachadh leantainneach san raon seo.Tha comas aig adhartasan san àm ri teachd ann an raon cinneasachadh vanillin nàdarra an gnìomhachas blas ath-nuadhachadh, a’ toirt seachad roghainnean seasmhach agus càirdeil don àrainneachd airson ùr-ghnàthachadh blas.Mar a bhios sinn a’ leantainn air adhart a’ cleachdadh comas stòrasan ath-nuadhachail agus adhartasan bith-theicneòlasach, tha cinneasachadh vanillin nàdarrach bho dhiofar substrates a’ toirt slighe gealltanach airson ùr-ghnàthachadh blas seasmhach.

III.Dè na buannachdan a th’ ann bho bhith a’ cleachdadh stòrasan ath-nuadhachail gus vanillin nàdarrach a dhèanamh

Càirdeil don àrainneachd:Le bhith a’ cleachdadh stòrasan ath-nuadhachail leithid planntaichean agus sgudal bith-thomaid gus vanillin a thoirt gu buil, lughdaichidh sin an fheum air connadh fosail, lughdaich e droch bhuaidh air an àrainneachd, agus lughdaich e sgaoilidhean gasa taigh-glainne.

Seasmhachd:Le bhith a’ cleachdadh stòrasan ath-nuadhachail a’ comasachadh solar seasmhach de lùth agus stuthan amh, a’ cuideachadh le bhith a’ dìon stòrasan nàdarra agus a’ coinneachadh ri feumalachdan nan ginealach ri teachd.

Dìon bith-iomadachd:Tro bhith a’ cleachdadh stòrasan ath-nuadhachail gu reusanta, faodar goireasan planntrais fiadhaich a dhìon, a chuireas ri dìon bith-iomadachd agus cumail suas cothromachadh eag-eòlasach.

Càileachd toraidh:An coimeas ri vanillin synthetigeach, is dòcha gum bi barrachd bhuannachdan aig vanillin nàdurrach ann an càileachd aroma agus feartan nàdarra, a chuidicheas le bhith ag adhartachadh càileachd blas agus toraidhean cùbhraidh.

Lùghdaich eisimeileachd air connadh fosail:Tha cleachdadh stòrasan ath-nuadhachail a’ cuideachadh le bhith a’ lughdachadh eisimeileachd air connadh fosail gann, a tha buannachdail do thèarainteachd lùtha agus iomadachd structar lùtha.An dòchas gun freagair am fiosrachadh gu h-àrd do cheistean.Ma tha feum agad air sgrìobhainn fiosrachaidh sa Bheurla, leig fios dhomh gus an urrainn dhomh a thoirt dhut.

IV.Co-dhùnadh

Tha an comas air stòrasan ath-nuadhachail a chleachdadh gus vanillin nàdarrach a thoirt gu buil mar roghainn eile a tha seasmhach agus càirdeil don àrainneachd cudromach.Tha an dòigh seo a’ cumail gealladh ann a bhith a’ dèiligeadh ris an iarrtas a tha a’ sìor fhàs airson vanillin nàdarrach agus aig an aon àm a’ lughdachadh an eisimeil air dòighean cinneasachaidh synthetigeach.

Tha àite deatamach aig vanillin nàdurrach anns a’ ghnìomhachas blas, air a luachadh airson an àile àbhaisteach agus an cleachdadh farsaing mar àidseant blasaidh ann an grunn thoraidhean.Tha e deatamach cuideam a chuir air cho cudromach sa tha vanillin nàdurrach mar ghrìtheid a thathas a’ sireadh anns na gnìomhachasan bìdh, dibhe agus cùbhraidh air sgàth a ìomhaigh mothachaidh adhartach agus roghainn luchd-cleachdaidh airson blasan nàdarra.

A bharrachd air an sin, tha raon cinneasachadh vanillin nàdurrach a’ toirt chothroman mòra airson tuilleadh rannsachaidh agus leasachaidh.Tha seo a’ toirt a-steach a bhith a’ sgrùdadh theicneòlasan ùra agus dòighean-obrach ùr-ghnàthach gus cur ri èifeachdas agus seasmhachd cinneasachadh vanillin nàdarra bho stòrasan ath-nuadhachail.A bharrachd air an sin, bidh pàirt chudromach aig leasachadh dhòighean cinneasachaidh scalable agus cosg-èifeachdach ann a bhith ag àrach gabhail farsaing ri vanillin nàdurrach mar roghainn eile a tha seasmhach agus càirdeil don àrainneachd anns a’ ghnìomhachas blas.