Glukoosituotantoa

Glukoosituotantoa tarkoittaa glukoosin muodostumista sekä luonnollisissa biologisissa prosesseissa että teollisissa tuotantoprosesseissa. Glukoosi on yleisin soluhyödynnettävä hiilihydraatti ja tärkeä energianlähde sekä rakennusaine soluissa.

Biologisesti glukoosia syntyy pääasiassa fotosynteesissä, jossa kasvit ja levät käyttävät valon energiaa hiilidioksidista ja vedestä glukoosin sekä hapen muodostukseen. Glukoosi voi sitoutua tärkylisäaineiksi kuten tärkkelykseen tai mobilisoitua verenkiertoon energiaksi. Glukoosin tuotanto ja käyttö ovat tiiviisti säädeltyjä hormonien, kuten insuliinin ja glukagonin, vaikutuksesta. Tämän lisäksi glukoosia voidaan tuottaa paastossa ja energiavajeessa glukooneogeneesin eli glukoosin muodostumisen avulla maksassa ja munuaisissa.

Gluconeogeneesi on toinen merkittävä reitti glukoosin muodostukseen, kun suoraa glukoosilisää ei ole saatavilla. Maksassa ja munuaissoluissa syntyy glukoosia lactaatista, glyserolista ja joidenkin aminohappojen (glukogeenisten) lähteistä. Tämä prosessi on välttämätön veren glukoositasojen ylläpitämiseksi paaston aikana ja stressitilanteissa. Hormonaalinen säätely, erityisesti insuliinin ja glukagonin tasojen vaihtelu, ohjaa gluconeogeneesiä.

Teollinen glukoosituotanto perustuu tärkkelysten hydrolyysiin, useimmiten entsymaattisesti. Alfa-amylaasi pilkkoo suuria tärkkelystähyjä lyhyemmiksi molekyyleiksi (dextriiniksi ja maltoseiksi), jonka jälkeen glukoamilaasi muuntaa nämä glukoosiksi. Prosessi voi olla happo- tai entsymaattinen, ja lopulliset puhdistukseen liittyvät vaiheet sisältävät suodatusta, kiteytystä ja tarvittaessa isomerointia. Isomerointi tuottaa korkean fruktoosin maissisiirapin kaltaisia tuotteita. Glukoosia käytetään laajasti elintarvikkeissa, lääkkeissä ja bioteknologiassa sekä erilaisissa teollisissa prosesseissa.

Käyttökohteet ja vaikutukset vaihtelevat; glukoosia käytetään yleisesti makeutusaineena, melkein kaikissa elintarvikkeissa sekä rekombinanttien kasvun tukemisessa. Energiankulutus ja ympäristövaikutukset ovat huomioon otettavia tekijöitä sekä biologisissa että teollisissa prosesseissa, joista entsymaattiset menetelmät ovat usein energiatehokkaampia kuin perinteiset kemialliset tekniikat.