近日，陜西省生物農業(yè)研究所農業(yè)生物技術研究中心團隊在環(huán)境科學領域的國際權威期刊《Journal of Cleaner Production》（中科院一區(qū)，IF 11.1）發(fā)表題為“Strategy for production of high-purity rare sugar D-allulose from corn stover”的研究論文。該論文通過氯化銨預處理新方法，成功去除了玉米秸稈中約97%的半纖維素，這一技術創(chuàng)新為廉價農業(yè)廢棄物的高值化利用提供了全新的思路，有望解決農業(yè)廢棄物高值化利用率低、產品附加值不足等瓶頸問題，為可持續(xù)農業(yè)廢棄物的利用提供了潛在的解決方案。

　　D-阿洛酮糖是一種在自然界中極為稀有且價格昂貴的糖類，其口感干凈而甜美，幾乎媲美蔗糖。與此同時，它的熱量僅為蔗糖的0.3%，因此對于肥胖和糖尿病患者而言，它成為了一種理想的蔗糖替代品，具有廣闊的市場前景。

　　D-阿洛酮糖可由葡萄糖異構酶和阿洛酮糖異構酶催化葡萄糖而獲得。農業(yè)廢棄物中纖維素酶解后會生成大量葡萄糖，這為利用廉價的農業(yè)廢棄物制備高附加值D-阿洛酮糖提供了可行的途徑。然而農業(yè)廢棄物結構非常復雜，除了纖維素外，還含有大量的半纖維素，半纖維素的存在一方面會制約纖維素的酶解，另一方面其降解產物會加劇后期D-阿洛酮糖的分離純化難度。因此，移除農業(yè)廢棄物中的半纖維素是制備高純度D-阿洛酮糖的關鍵。為解決這一問題，本研究引入了一項創(chuàng)新技術，通過氯化銨預處理，成功去除了玉米秸稈中約97%的半纖維素。同時，這一處理打破了農業(yè)廢棄物細胞壁結構，顯著提高了纖維素多糖的生物轉化效率。隨后，利用葡萄糖異構酶和阿洛酮糖異構酶將纖維素降解產物定向轉化為高附加值的D-阿洛酮糖。通過離子交換樹脂脫鹽、分離純化、冷凍干燥等工藝步驟，最終得到了純度高達99.4%的D-阿洛酮糖。

　　陜西省科學院“秦嶺百人”入選者辛東林博士為論文第一作者，冉淦僑副研究員為通訊作者。該研究工作得到了陜西省自然科學基金和陜西省科學院科研項目的資金支持。

圖：利用玉米秸稈生產D-阿洛酮糖流程圖

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.140717