日本农研机构食品研究部门食品加工与素材研究领域生物素材开发团队的德安健团队负责人等于1月26日发表研究成果称，开发出了可在常温下通过酸处理使得茎叶纤维更容易分解的新技术“GrAAS工艺”，并与埼玉大学、东京大学共同明确了该技术的特点。使用该技术，纤维的糖化性能获得提高，使得其能够转化为生物燃料等。该成果有望促进低碳和脱碳产业的创新。相关成果已发表在国际学术杂志《Bioresource Technology Reports》上。
图1：以GrAAS工艺为核心工艺的草本茎叶高度利用流程示意图（供图：农研机构）
农研机构开展了将容易腐烂和变质的茎叶改性为可以长期使用的纤维的相关研究。过去开发的通过氯化氢气体将木材等分解为糖的方法存在分解过快导致纤维散乱的问题。
对此，为了获得更加温和的反应，研究团队此次采用了通过混合氯化钙水溶液和盐酸来产生氯化氢气体的方法，并开发了“GrAAS工艺”（使用活性酸将草转化为储备糖的升级循环工艺）。
该工艺使用提高了活性的盐酸，在液相或气相条件下粉碎经过改性的茎叶粉末，获得可在水中高度分散的悬浊物。将该悬浊物酶糖化后，与使用氯化钙水溶液的替代反应溶液对照悬浊物样本相比，前者具有更高的糖回收率。
如果能够将迄今为止未能充分利用的茎叶转化为纤维，则可提高纸张、纸板、木质纤维素纳米纤维（不经过高度精炼便可将纤维素微细化得到的高功能化纤维材料）等的生产效率，用作适合长期使用的碳池。
另外，通过酶糖化这种纤维来回收糖，并将其转化为生物燃料和生物塑料原料等，则有望为低碳和脱碳做出贡献。
这种具有“可在长期使用后回收糖”特性的茎叶新材料可以作为“储备糖”长期储存，并可在需要时转化为燃料、饲料、食物等。
从社会实际应用的角度出发，假设从约1000公顷稻田中可回收5000吨稻草，收率为70%，呢么则可生产3500吨纤维。若制造作为储备糖的“糖棒”，假定收率为80%，则可获得2800吨（970万个糖棒，相当于约4100吨二氧化碳）的生产规模。
德安健团队负责人表示：“我们一直心怀‘将稻草的主要成分纤维素等的多糖转化为可食用资源’的目标而推进研究。除了将其用作资材和纤维材料外，我们还在考虑将其发酵使其转化为维生素和其他功能性成分后用作食物纤维和饲料的可能性，进一步加快有关用途的开发。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Bioresource Technology Reports
论文：Hydrogen chloride treatment of rice straw for upcycling into nanofibrous products for sugar pool
DOI：doi.org/10.1016/j.biteb.2023.101717
