Kimyasal olarak sakaroz olarak bilinen sofra şekeri olumsuz bir üne sahip. Sağlıklı yaşam tarzı alışkanlıkları ve Avrupa şeker kotasının sona ermesi, büyük miktarlarda şekerin kullanılmamasına ve fiyatların çakılmasına neden oluyor. Şeker endüstrisi, tarım ve çeşitli pazarlar sakaroz ve türevleri için alternatif kullanım alanları arıyor. Bu türevlerin bir sınıfı, sakarozun ana iki bileşeninden biri olan glikozdan oluşan oligomerler olan selodekstrinlerdir. Avusturya Endüstriyel Biyoteknoloji Merkezi (acib) ve Graz Teknoloji Üniversitesi'nden bilim adamları, ilk kez selodekstrinleri üretmenin ve oligomerik durumlarını kontrol etmenin bir yolunu buldu. Bu nedenle, prebiyotik ve sağlığı geliştirici özelliklerinden dolayı, selodekstrinler, insan ve hayvan beslenmesinde olduğu gibi endüstriyel ürünler ve ayrıca hacim arttırıcı maddeler veya kozmetik katkı maddeleri için ciddi düzeyde önem kazanmaktadır.

Kontrolsüz reaksiyonlar sıkıntılıdır. Kimyada bu, patlamalara ve toksik tehlikelerin açığa çıkmasına dahi yol açabilir. Neyse ki, selodekstrinleri kontrol edilebilir bir şekilde üretmek o kadar da tehlikeli değildir. Yine de, bu glikoz polimerleri bilim insanlarına zor anlar yaşattı. Ancak şimdi, ilk kez, AB projesi CARBAFIN dâhilindeki yeni bir biyoteknolojik bulgu, şu ana kadar tam olarak anlaşılamamış bir sürece ışık tutuyor: Avusturya Endüstriyel Biyoteknoloji Merkezi (acib) ve Graz Teknoloji Üniversitesi'nden bilim adamları selodekstrinleri üretmek ve ilk kez oligomerik durumlarını kontrol etmek için verimli bir yol keşfetti. Bu keşfin neden çeşitli pazarlar, özellikle de şeker endüstrisi için çok önemli olduğuna işaret eden acib bilim insanı Christiane Luley, "Doğası gereği, üç veya daha fazla glikoz monomerinden oluşan bu glikoz oligomerleri, her bitkinin bir parçası olan ve dünyadaki en önemli ve yaygın organik bileşiği olan selülozun parçalanmasından kaynaklanır. Bununla birlikte, araştırma projemizde önerildiği gibi şeker sakarozundan da oluşturulabilirler." diyor. Luley, "2017 Avrupa şeker kotasının sona ermesi, daha sağlıklı bir yaşam tarzına dayalı olarak toplumun azalan şeker tüketiminin yanı sıra üretimiyle beraber ithalat ve ihracatı da düzenledi." şeklinde konuşuyor. O zamandan beri, sanayi ve tarım şeker için alternatif kullanımlara şiddetle ihtiyaç duyuyor.

ŞEKERDEN DEĞER YARATMAK CARBAFIN konsorsiyumu, sükrozun iki bileşeni olan glikoz ve fruktozun endüstriyel ölçekte ayrı ayrı katma değerli ürünlere dönüştürerek üretim fazlası şeker pancarı biyokütlesinin kullanımı için yeni bir değer zinciri oluşturmayı hedefliyor. Luley, bu değer zincirlerinden biri selodekstrinler, diğer bir deyişle glikozdan elde edilen oligosakkaritler olacağını söylüyor.

Bu özel alanda, selodekstrinlerin karakterizasyonu ve uygulaması hala tam olarak anlaşılmadığından, bilim adamları nispeten bilinmeyen bölgeleri araştırıyorlar. Selülozun parçalanması olan selüloziz, inek gibi geviş getiren hayvanların bağırsaklarında simbiyotik bakteriler yardımıyla veya biyoyakıt endüstrisinde kimyasal hidroliz sırasında meydana gelir. Her iki durumda da reaksiyon kontrolsüzdür ve selooligosakarit karışımları elde edilir. Bu nedenle, bilim adamları tek oligomerik moleküllerin özelliklerini sadece tahmin edebilirler. Materyalin bulunmaması nedeniyle uygun etkinlik çalışmaları henüz yapılmamıştır.

MONOMER ZİNCİRİNİ BİRLEŞTİRMEK Luley, "Selodekstrinlerin yaygın olarak bulunmamasının birkaç nedeni vardır. Bunların en önemlisi, belirli bir zincir uzunluğuna sahip selodekstrinleri üretmenin son derece karmaşık olmasıdır." diyor. Pekiyi, bu ne anlama geliyor? Bu moleküler zincirler, içerdikleri bağlı glikoz monomerlerinin sayısını gösteren polimerizasyon derecelerine (DP) göre sınıflandırılır. Ortak kural, glikoz monomerler zinciri ne kadar uzunsa (örneğin 8'den 10'a kadar), daha az çözünürdür, bu da hücrenin bu oligosakarit parçalarını kullanmasını zorlaştırır. Ancak çözünürlük ve dolayısıyla bu selodekstrinlerin uzunluğunun kontrolü, bu oligosakaritlerin çeşitli ürünlerde kullanılmasının anahtar faktörüdür: "Selodekstrinlerin insan ve hayvan beslenmesinde gelecekteki uygulamalar için önemli olacağını biliyoruz. Prebiyotik ve sağlığı geliştiren özelliklere sahip olma ve ayrıca hacim artırıcı maddeler veya kozmetik katkı maddeleri potansiyeline sahiptirler."

KONTROL KİLİT ÖNEMDE CARBAFIN'deki bilim insanları DP'yi kontrol etmek için işi tersinden yaptı: "Farklı selooligosakkaritlerin bir karışımını elde etmek amacıyla selülozu hidrolizle parçalamak için olağan yaklaşımın dışında, aşağıdan yukarıya bir sentez kullandık. Sakarozdan gelen glukoz-1-fosfattan başlayarak ve tutarlı miktarda ve tekrarlanabilir kalitede selotriozdan (DP3) seloheksaoza (DP6) kadar çözünür, tanımlanmış bir DP aralığı elde etmek için selobiyoz fosforilaz ve selodekstrin fosforilaz yardımıyla glikoz moleküllerini birbiri ardına ekleyerek selodekstrin inşa ediyoruz." Fosfat giderimi ile desteklenmiş sulu bir çözücü içinde gerçekleştirilen bu işlemle, acib ve TUG bilim adamları reaksiyon dengesini tamamen ürüne doğru kaydırmayı başardılar: Luley gururla, "Reaksiyon mühendisliği yaptık ve mükemmel substratı ve enzim oranlarını bulduk. Şimdi ilkenin kanıtına ulaştık ve litre başına 100 g olan endüstriyel ölçeğe yakın olan litre başına 40 g ürün üretebiliyoruz." diyor ve bu selodekstrinlerin ilk kez endüstriyel ölçekte üretilmesinin yakında mümkün olacağını garanti ediyor.

TATLI BAKIŞ AÇILARI Bu küresel şeker pazarı için büyük bir atılım ve fırsat olacak ve sonunda yılda yüz binlerce ton üretim fazlası şeker kullanabilecek. Dahası, biyokatalitik üretim süreci, endüstrinin Avrupa'da yeni iş fırsatları ve tamamen yeni değer zincirleri sunmasını sağlayacaktır. CARBAFIN'deki endüstri ortağı Pfeifer & Langen, yeni üretim sürecini 100 L ölçeğinde gösterecek.

Yakında bilimsel bulgular, çeşitli pazarlar için sakarozun farklı endüstriyel kullanımlarını mümkün kılabilir. Şekerin yeni görevler üstlenmesi kelimenin tam anlamıyla tatlı olacaktır.