木を食べられる：科学者が食べられない植物性セルロースをでんぷん質のスナックに変える

いつかまた夏が来て、新鮮なスイートコーンの季節がやってきます。将来的には、穂軸も全部食べられるようになるかもしれません。

この奇妙な可能性はバージニア工科大学の科学者たちのおかげであり、彼らはほとんど消化できないポリマーであるセルロースを有用で欠かせないデンプンに変換した。

植物は化学的に類似したセルロースとデンプンを、全く異なる目的で生産します。セルロースはほとんどの植物、藻類、さらには一部のバクテリアの細胞壁を形成し、私たちはそれを衣類（綿はほぼ全てセルロース）から紙、エタノールまであらゆるものに利用しています。デンプンは植物のエネルギー源であり、ジャガイモ、小麦、トウモロコシなどのおいしい食べ物の形で私たちのエネルギー源でもあります。この2つの違いは、分子を形成する水素結合の単純な変化です。

牛や豚などの動物は、消化管内の共生細菌のおかげでセルロースを消化できるが、人間はできない。セルロースは、消化管内の老廃物を結合させる繊維源として、私たちの食生活において重要だ。バージニア工科大学の生物システム工学准教授、YH パーシバル チャン氏は、セルロースを食料源にしようと考えた。

セルロースとアミロースはどちらもグルコース鎖なので、水素結合を組み替えるだけで済みます。これは決して簡単なことではありませんが、基本的に張氏らは化学を利用しました。彼らは一連の合成酵素を使って、トウモロコシの芯や葉など、本来は食用にならない植物材料の水素結合を分解しました。この「酵素カスケード」により、セルロース分子はデンプンの一種であるアミロースに組み替えられました。このプロセスの重要な成分である特殊なポリペプチドキャップは、ジャガイモに含まれています。

結果として得られる製品は、パン用小麦粉の未来そのものではないが、繊維源や食品に安全な生分解性包装材として使用できるかもしれない。元の材料の残りの部分は微生物で処理され、エタノールに使用できるグルコースの一種が生成される。酵素自体以外に、プロセス全体で特別な熱や化学試薬は必要ないため、大規模に再現するのは簡単だと張氏と同僚は言う。

セルロースは地球上で最も一般的な炭水化物であり、実際最も一般的な有機物であるため、それを食品として使用すれば何百万人もの人々に食料を供給する素晴らしい方法になる可能性があると彼らは主張している。

「豊富で再生可能な非食用農産物や森林の残渣、および限界地でも栽培でき、投入量が少ないバイオエネルギー専用作物を利用する緊急の必要性がある」と研究者らは書いている。この論文は今週、米国科学アカデミー紀要に掲載される。