Блог

Dec 20, 2023

Повышение ценности рисовой соломы, жома сахарного тростника и жома сладкого сорго для производства биоэтанола и фенилацетилкарбинола.

Научные отчеты, том 13,

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 727 (2023) Цитировать эту статью

1610 Доступов

1 Цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Открытое сжигание сельскохозяйственных отходов вызывает многочисленные осложнения, включая загрязнение воздуха твердыми частицами, деградацию почвы, глобальное потепление и многое другое. Поскольку они обладают потенциалом биоконверсии, для исследования были выбраны агропромышленные остатки, включая жом сахарного тростника (SCB), рисовую солому (RS), кукурузные початки (CC) и жом сахарного сорго (SSB). Штаммы дрожжей, Candida тропические, C. shehatae, Saccharomyces cerevisiae и Kluyveromyces marxianus var. marxianus сравнивали на предмет их потенциала производства биоэтанола и фенилацетилкарбинола (PAC), промежуточного продукта в производстве важнейших фармацевтических препаратов, а именно эфедрина и псевдоэфедрина. Среди оцененных субстратов и дрожжей RS, культивированный с C. тропическим, давал значительно (p ≤ 0,05) более высокую концентрацию этанола при 15,3 г/л после 24-часового культивирования. Выход продукта на субстрат (Yeth/s) составлял 0,38 г г-1 при объемной производительности (Qp) 0,64 г л-1 ч-1 и эффективности ферментации 73,6%, исходя из теоретического выхода 0,51 г этанола/г глюкозы. . C. тропические, выращенные на среде RS, продуцировали 0,303 Е мл-1 пируватдекарбоксилазы (PDC), ключевого фермента, катализирующего продукцию PAC, с удельной активностью белка 0,400 Емг-1 после 24 ч культивирования. В настоящем исследовании также сравнивалась биомасса цельных клеток C. тропического с его частично очищенным препаратом PDC для биотрансформации PAC. Целые клетки C. тропического PDC в концентрации 1,29 Е/мл давали общую концентрацию PAC 62,3 мМ, что было на 68,4% выше по сравнению с частично очищенным ферментным препаратом. Результаты показывают, что превращение лигноцеллюлозных остатков в биоэтанол и ПКК не только поможет смягчить экологические проблемы, создаваемые их окружением, но также имеет потенциал для улучшения биоэкономики.

В связи с тем, что население планеты, как предполагается, достигнет более 9 миллиардов к 2050 году и 11 миллиардов к 21001 году, адекватное снабжение продовольствием в ближайшем будущем находится под вопросом. Чтобы решить эту проблему, научное сообщество использует различные стратегии по предотвращению порчи продуктов питания2,3 и продлению срока их хранения4,5, стремясь идентифицировать полезные микробы для пищевой промышленности6. Что касается цели устойчивого развития 2 («Нулевой голод»), то здесь произошел значительный прогресс в птицеводстве, животноводстве и растениеводстве, что дополнительно способствует образованию пищевых и сельскохозяйственных отходов7. Пищевые отходы могут быть переработаны в коммерчески выгодные продукты, например, они используются в качестве сырья для производства биопластиков и биотоплива в дополнение к извлечению компонентов с добавленной стоимостью8. Пищевые отходы также используются в промышленных процессах производства биотоплива или биополимеров9,10. С другой стороны, агропромышленные отходы могут использоваться для получения энергии из биомассы, производства грибов, производства картона/бумаги и других несельскохозяйственных применений11. Хотя их можно переработать для производства ценных изделий, таких как ДСП, ДСП, биокомпозиты12 или других строительных материалов13, объем отходов, которые в настоящее время могут использовать эти альтернативы, составляет лишь часть того, что фактически производится11. Таким образом, во многих странах из-за отсутствия надлежащего управления и практики утилизации этого огромного количества отходов их в настоящее время сжигают или закапывают в землю, что приводит к загрязнению воздуха и воды и глобальному потеплению14. Сжигание отходов на открытом воздухе приводит к загрязнению мелкими твердыми частицами (ТЧ), что является важным фактором риска для здоровья, который в значительной степени способствует смертности в нескольких регионах мира, включая Юго-Восточную Азию. В 2019 году исследование глобального бремени болезней (GBD) классифицировало воздействие PM2,5 как шестой глобальный фактор риска смертности15. Масштабы сжигания сельскохозяйственных отходов и его катастрофические последствия для качества воздуха относят к седьмому по значимости фактору риска смертности15,16,17 в Таиланде, крупном сельскохозяйственном производителе в Юго-Восточной Азии. Такое неправильное управление породило острую потребность в разработке стратегий своевременного использования и повышения ценности сельскохозяйственных отходов для обеспечения устойчивости, а также продовольственной безопасности и безопасности здоровья14.