По данным аналитической компании «Нильсен», в этом году россияне в два раза чаще стали покупать высокобелковые продукты: тренд на здоровый образ жизни подстегнул потребителей активнее приобретать густые йогурты, протеиновые батончики и белковые коктейли. Тренд этот общемировой: по прогнозам агентства Technavio, к 2028 году глобальный рынок высокобелковых продуктов будет только увеличиваться и прибавит $ 50 млрд.

Чтобы творожку или сыру превратиться в высокобелковый, продукту не избежать встречи с белковой добавкой: сывороточным, казеиновым, молочным или соевым протеином. Получают их различными способами, один из которых — многоступенчатая фильтрация: из сырья постепенно удаляют жиры, лактозу и углеводы, чтобы достичь небывалой концентрации белка — до 90–95 %. И главную роль в этом процессе играют мембранные фильтры.

Разработка химиков СПбГУ поможет производителям значительно повысить объем и качество получаемого сырья, а также снизить вред для окружающей среды при утилизации мембран, ведь создают их из производных целлюлозы (нитрата и ацетата) — биоразлагаемых материалов.

При этом ключевые характеристики мембран остаются высокими: они выдерживают достаточно сильный поток жидкости (295 литров в час через квадратный метр мембраны), сохраняя способность отфильтровывать более 90 % бычьего сывороточного альбумина — это основной белок крови крупного рогатого скота, который используют для подобных лабораторных проверок.

Еще одно важное преимущество — производные целлюлозы обладают гидрофильными свойствами, и мембраны на их основе устойчивы к загрязнениям, а значит — служат дольше. Что интересно, известные сегодня фильтры-аналоги из ацетата целлюлозы с похожими противообрастающими свойствами показывают производительность в полтора раза ниже новых мембран.

Принцип работы изобретения ученых СПбГУ основан на методе ультрафильтрации — процессе разделения под давлением по принципу сита. Так, мелкие частицы проходят сквозь фильтр, а крупные — в данном случае более 4 нанометров (к слову, толщина человеческого волоса — 10 000 нанометров) — остаются на его поверхности.

«Разработанные нами мембраны показали хорошую производительность при разделении растворов белков и полисахаридов, что определяет их перспективность для применения в пищевой и биотехнологической промышленности», — отметила Анастасия Пенькова.

Пищевая промышленность — не единственная сфера, где пригодится разработка ученых СПбГУ. Задача разделения растворов белков и сахаров также стоит перед многими фармацевтическими компаниями: например, для получения иммуноглобулинов (белков, которые борются с вирусами, бактериями и грибками) или ферментов (белков, которые помогают переваривать пищу). От того, насколько чистым получится соединение, в конечном итоге зависит эффективность лекарства.

«Еще в рамках проекта мы использовали полученные ультрафильтрационные мембраны в качестве подложки для создания тонкопленочных полиамидных мембран, применяемых для нанофильтрации с целью водоочистки от красителей и ионов тяжелых металлов», — добавила Анастасия Пенькова.

Словом, решение химиков СПбГУ может оказаться востребованным сразу в нескольких отраслях. И хотя ученых ждет еще немало работы, к разработке уже проявляют интерес российские производители мембран.