Ученые из Пенджабского университета в Лахоре, Пакистан, разработали метод, который позволяет многократно увеличить выработку натуральных подсластителей в клеточных культурах стевии. С помощью экстракта грибка Fusarium oxysporum исследователям удалось стимулировать клетки растения в лабораторных условиях, что открывает путь к промышленному производству стевиолгликозидов в биореакторах. Такой подход может защитить поставки сырья от погодных условий, нехватки земель и сезонных колебаний.
Стевия стала одним из ключевых натуральных сахарозаменителей в пищевой и фармацевтической промышленности благодаря стевиолгликозидам – соединениям, которые придают ей интенсивную сладость при нулевой калорийности. Традиционно их получают из листьев растения, что требует больших посевных площадей и многоэтапной очистки. Альтернативой может служить выращивание клеток стевии в жидкой среде, но до сих пор низкая выработка ценных веществ делала этот метод нерентабельным.
Пакистанские исследователи применили метод элиситации: они добавили в клеточную культуру неочищенный экстракт грибка. Растительные клетки восприняли его компоненты как угрозу и в ответ активировали защитные механизмы, в том числе начали усиленно синтезировать вторичные метаболиты, к которым относятся и стевиолгликозиды. Этот процесс имитирует естественную реакцию растения на патогены.
В ходе эксперимента выяснилось, что оптимальная концентрация экстракта составляет 4 мг/л. При таких условиях клетки не только рекордно увеличили синтез подсластителей, но и показали хороший прирост биомассы. Это критически важно для промышленного применения, поскольку итоговый выход продукта зависит как от его концентрации в клетках, так и от общего объема клеточной массы. Выработка наиболее ценного с коммерческой точки зрения ребаудиозида А, обладающего чистым сладким вкусом без горького послевкусия, достигла 33,76 мг на грамм сухой массы.
Преимущество метода заключается в простоте и дешевизне стимулятора. Ученые использовали неочищенный экстракт распространенного грибка, что значительно снижает потенциальные производственные издержки по сравнению с применением синтетических или очищенных аналогов. Хотя для масштабирования технологии до промышленных объемов предстоит решить ряд инженерных задач, исследование доказывает жизнеспособность концепции. По мере роста мирового спроса на натуральные низкокалорийные подсластители сырье для них могут начать производить в биореакторах, не полагаясь на традиционное сельское хозяйство.