Разработка подходов к комплексной переработке биомассы микроводорослей для производства продуктов косметического и пищевого назначения

Предлагаемое исследование посвящено разработке фундаментальных усовершенствованных подходов к комплексной переработке биомассы микроводорослей, доступных в России, путем гидролиза и гидролиза-восстановления для получения набора продуктов, перспективных к использованию в косметической и пищевой промышленности, таких как белково-углеводные экстракты, обладающие антиоксидантной активностью и высшие полиолы, используемые в качестве сахарозаменителей и в фармацевтике. Актуальность проведения исследований обоснована следующими факторами. 1. Дефицит, отсутствие значимого количества отечественного производства, и высокая стоимость и низкая доступность в условиях санкционных ограничений импортного биосырья для производства косметических препаратов на основе биомассы микроводорослей. 2. Потребность в сорбитоле, который широко применяется в пищевой, косметической промышленности и в медицине, при полной импортозависимости. 3. Подходы с использованием микроводорослей для получения ценных продуктов являются весьма актуальными с экологической точки зрения. Показано, что микроводоросли могут культивироваться с применением вод, содержащих органические загрязнители. Таким образом, культивирование микроводорослей может использоваться в процессах водоочистки с одновременным получением высокомаржинальных продуктов. 4. Развитие методов синтеза микроводорослей с их последующей переработкой отвечает современным требованиям к повышению углероднейтральности производства так как микроводоросли в процессе роста активно потребляют диоксид углерода. Продолжительность проекта составит два года, по его окончании будут получены следующие фундаментальные результаты. 1. Определены новые перспективные штаммы микроводорослей, биомасса которых обладает высоким потенциалом применения в косметической отрасли (антиоксидантная активность водных гидролизатов) и пищевой промышленности (высокое содержание углеводов). 2. Разработаны эффективные подходы к гидротермальному и кислотному гидролизу биомассы микроводорослей для получения углеводов и водных гидролизатов, включая выделение и очистку углеводов. 3. Проведено исследование перспектив применения водных гидролизатов в качестве косметических средств наружного применения (уход за кожей) с учетом данных по антиоксидантной активности. 4. Разработаны способы подготовки углеводного сырья микроводорослей путем удаления примесей, препятствующих глубокой переработке в ценные вещества. 5. Разработан подход к каталитическому гидролизу-восстановлению углеводов биомассы микроводорослей с получением высших полиолов (сорбитола), применяемого в пищевой промышленности (сахарозаменитель). Проект будет выполняться на стыке катализа и биотехнологий. Междисциплинарный подход к проведению работ позволит получить результаты, отличающиеся высокой степенью новизны. Новизну проекта также можно отметить в следующем: 1. В создании комплексной технологии для получения группы продуктов, пригодной для использования в косметологии и пищевой промышленности. 2. В применении оригинальных высокоэффективных к образованию многоатомных спиртов твердых катализаторов. 3. В разработке эффективного способа очистки углеводов биомассы микроводоросли от примесей, позволяющий снять ограничения по переработке такого сырья в ценные продукты. 4. Впервые будет разработан способ получения многоатомных спиртов, например,сорбитола из углеводов микроводорослей (глюкоза и крахмал). 5. В одностадийном one-pot подходе к гидролизу-восстановлению углеводного компонента биомассы микроводорослей. 6. Впервые будет исследована возможность использования некоторых коллекционных и собственных штаммов микроводорослей рода Chlorella, Parachlorella, Desmodesmus, Bracteacoccus и др. для создания косметических средств и продуктов пищевого назначения. 7. Впервые будет изучена антиоксидантная активность водных экстрактов из биомассы штаммов микроводоросшей, используемых в данной работе.