Биосинтетические стратегии получения ксилита: экономически перспективное направление

Ксилит — природный пятиуглеродный сахарный спирт, который может применяться в пищевой и фармацевтической промышленности благодаря независимой от инсулина регуляции обмена веществ, способности способствовать реминерализации зубов, противоопухолевому и противовоспалительному действию, а также профилактике остеопороза и ушных инфекций. Ксилит можно получать химическим и биосинтетическим путем из D-ксилозы, глюкозы или гидролизата биомассы. Среди этих методов значительное внимание привлекает микробное производство ксилита: субстраты для него широко доступны, процесс прост в осуществлении и экологичнее химического синтеза, требующего больших энергозатрат и загрязняющего окружающую среду. Несмотря на значительный прогресс последних лет в биосинтезе ксилита из ксилозы, глюкозы и гидролизата биомассы, а также существенное повышение выхода и производительности благодаря метаболической инженерии и оптимизации ключевых параметров метаболических путей, до промышленного производства ксилита биосинтетическим путем еще далеко. В то же время основным способом получения ксилита остается химический синтез из ксилозы. Разработка экономически эффективных и высокопроизводительных биосинтетических стратегий с использованием обильного и доступного сырья — глюкозы — и генетически модифицированных микроорганизмов продвигается с трудом. Однако синтетическая биология представляется новым перспективным подходом к созданию высокопродуктивного штамма дрожжей для промышленного получения ксилита из глюкозы. В этом обзоре кратко рассмотрено химическое производство ксилита, критически проанализированы и подробно обобщены основные метаболические стратегии повышения его биосинтеза. В заключительной части рассмотрены текущие проблемы, сформулированы выводы и обозначены перспективы создания промышленного штамма дрожжей для биосинтеза ксилита из глюкозы.