近日，陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究中心團(tuán)隊(duì)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的國際權(quán)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(yù)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(shù)創(chuàng)新為廉價農(nóng)業(yè)廢棄物的高值化利用提供了全新的思路，有望解決農(nóng)業(yè)廢棄物高值化利用率低、產(chǎn)品附加值不足等瓶頸問題，為可持續(xù)農(nóng)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(gòu)酶和阿洛酮糖異構(gòu)酶催化葡萄糖而獲得。農(nóng)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(nóng)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(nóng)業(yè)廢棄物結(jié)構(gòu)非常復(fù)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(chǎn)物會加劇后期D-阿洛酮糖的分離純化難度。因此，移除農(nóng)業(yè)廢棄物中的半纖維素是制備高純度D-阿洛酮糖的關(guān)鍵。為解決這一問題，本研究引入了一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，通過氯化銨預(yù)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(nóng)業(yè)廢棄物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，顯著提高了纖維素多糖的生物轉(zhuǎn)化效率。隨后，利用葡萄糖異構(gòu)酶和阿洛酮糖異構(gòu)酶將纖維素降解產(chǎn)物定向轉(zhuǎn)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(dá)99.4%的D-阿洛酮糖。

　　陜西省科學(xué)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(xué)基金和陜西省科學(xué)院科研項(xiàng)目的資金支持。

圖：利用玉米秸稈生產(chǎn)D-阿洛酮糖流程圖

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