Ako sredstvo za čišćenje u domaćinstvu emituje miris poput limuna, to može biti zbog nitrila koji se zove citronelil nitril. Ove raznovrsne hemijske nitrilne grupe se takođe koriste u proizvodnji aktivnih farmaceutskih sastojaka, superlepka i rukavica otpornih na hemikalije. Preovlađujući proizvodni proces koji se do sada koristio zahteva hemijsku reakciju određenih molekula sa visoko toksičnim cijanidom.
Margit Vinkler sa Instituta za molekularnu biotehnologiju u TU Grac, zajedno sa Ljudmilom Martinkovom sa Instituta za mikrobiologiju Češke akademije nauka, sada je razvila biokatalitički proces koji ne zahteva cijanid i radi na sobnoj temperaturi, stoga zahteva manje energije a proizvodi manje štetnog otpada.
Rad je objavljen u časopisu Journal of Biotechnology.
Da bi zamenila cijanid, istraživačka grupa koristi enzime i kombinuje tri pojedinačne reakcije u kaskadu. Početni materijali su karboksilne kiseline, kao što su masne kiseline iz biljnih ulja ili lignin, koji je nusproizvod prerade drveta.
U prvom koraku, karboksilna kiselina se pretvara u aldehid dodavanjem šećera, kiseonika i enzima karboksilat reduktaze sadržanog u živim bakterijskim ćelijama. Međutim, ovaj aldehid je veoma reaktivan i stoga nestabilan, au mnogim slučajevima i isparljiv.
Za hvatanje ove supstance, aldehidu se dozvoljava da reaguje sa hidroksilaminom, koji ga pretvara u oksim, koji je stabilan.
Oksim je „zaliveni“ oblik nitrila, zbog čega se enzim aldoksim dehidrataza koristi u završnom koraku. Ovaj enzim je takođe zatvoren u bakterijskim ćelijama i odgovoran je za apstrakciju vode iz oksima.
Kada je ovo urađeno, kaskada je postigla svoj cilj i željeni nitril je proizveden.
Ovaj metod se sada može koristiti za pripremu malih količina nitrila. Ovo je već obećavajuća tehnologija za veoma moćne mirise, na primer, od kojih je potrebna samo mala količina da bi se postigao efekat.
I dalje je potreban rad na optimizaciji za proizvodnju većih količina nitrila kako bi se biokatalitički proces mogao koristiti po razumnim troškovima. Trenutno se u prvom koraku procesa koriste visoko razređeni rastvori i za proizvodnju velikih količina bio bi potreban veliki reaktor, što još uvek nije ekonomično.
Vinkler stoga već sprovodi istraživanje o tome kako učiniti prvi korak efikasnijim. Dehidracija samog oksima je, s druge strane, izuzetno efikasna i već je danas dostigla tehničku zrelost za proizvodnju.
„Zanimala me hemija cijanida od kada sam napisao magistarski rad, a kao što znamo iz romana Agate Kristi, cijanid je veoma toksičan“, kaže Vinkler. „Zbog toga nam je bilo važno da pronađemo način da izbegnemo ovu opasnu supstancu u proizvodnji.
„Masne kiseline koje koristimo potiču iz biljnih ulja. Dakle, mi ovde zaista imamo bio-baziranu metodu proizvodnje. Sada bismo želeli da je još više poboljšamo kako bi se mogla široko koristiti.”
