日本農研機構食品研究部門食品加工與素材研究領域生物素材開發團隊的德安健團隊負責人等於1月26日發表研究成果稱，開發出了可在常溫下通過酸處理使得莖葉纖維更容易分解的新技術「GrAAS工藝」，並與埼玉大學、東京大學共同明確了該技術的特點。使用該技術，纖維的糖化性能獲得提高，使得其能夠轉化為生物燃料等。該成果有望促進低碳和去碳產業的創新。相關成果已發表在國際學術雜誌《Bioresource Technology Reports》上。
圖1：以GrAAS工藝為核心工藝的草本莖葉高度利用流程示意圖（供圖：農研機構）
農研機構開展了將容易腐爛和變質的莖葉改性為可以長期使用的纖維的相關研究。過去開發的通過氯化碳氫化合物氣體將木材等分解為糖的方法存在分解過快導致纖維散亂的問題。
對此，為了獲得更加溫和的反應，研究團隊此次採用了通過混合氯化鈣水溶液和鹽酸來產生氯化碳氫化合物氣體的方法，並開發了「GrAAS工藝」（使用活性酸將草轉化為儲備糖的升級循環工藝）。
該工藝使用提高了活性的鹽酸，在液相或氣相條件下粉碎經過改性的莖葉粉末，獲得可在水中高度分散的懸濁物。將該懸濁物酶糖化後，與使用氯化鈣水溶液的替代反應溶液對照懸濁物樣本相比，前者具有更高的糖回收。
如果能夠將迄今為止未能充分利用的莖葉轉化為纖維，則可提高紙張、紙板、木質纖維素奈米纖維（不經過高度精煉便可將纖維素微細化得到的高功能化纖維材料）等的生產效率，用作適合長期使用的碳池。
另外，通過酶糖化這種纖維來回收糖，並將其轉化為生物燃料和生物塑料原料等，則有望為低碳和去碳做出貢獻。
這種具有「可在長期使用後回收糖」特性的莖葉新材料可以作為「儲備糖」長期儲存，並可在需要時轉化為燃料、飼料、食物等。
從社會實際應用的角度出發，假設從約1000公頃稻田中可回收5000噸稻草，產率為70%，呢麼則可生產3500噸纖維。若製造作為儲備糖的「糖棒」，假定產率為80%，則可獲得2800噸（970萬個糖棒，相當於約4100噸二氧化碳）的生產規模。
德安健團隊負責人表示：「我們一直心懷‘將稻草的主要成分纖維素等的多醣轉化為可食用資源’的目標而推進研究。除了將其用作資材和纖維材料外，我們還在考慮將其發酵使其轉化為維生素和其他功能性成分後用作食物纖維和飼料的可能性，進一步加快有關用途的開發。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Bioresource Technology Reports
論文：Hydrogen chloride treatment of rice straw for upcycling into nanofibrous products for sugar pool
DOI：doi.org/10.1016/j.biteb.2023.101717
