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食品工业副产品的使用可能代表抗生素生产领域中的一个新的有趣的发展

现代生物医学工业需要新的生产抗菌素的方法。食品工业副产品的使用可能代表抗生素生产领域中的一个新的有趣的发展。近年来,一种在消费者中越来越受欢迎的产品是希腊酸奶。然而,该产品的生产可能是浪费的,因此最近对其“绿色”抗生素领域的用途进行了研究。

食品工业副产品的使用可能代表抗生素生产领域中的一个新的有趣的发展

希腊酸奶的生产是一个增长中的行业,市场份额不断增加。仅在纽约州,2007年至2012年间,年产量就从106,000吨增至31.5万吨,几乎翻了三倍。但是,希腊酸奶的生产过程非常浪费:一杯酸奶需要三杯牛奶。废物流的主要成分是酸乳清,其酸度较高,BOD(生物需氧量)和COD(化学需氧量)浓度较高。

结合大量废水,COD / BOD元素意味着希腊酸奶生产具有很高的环境足迹;因此,有必要研究这些废物副产品可用于其他行业的方式。

酸乳清用作原料

酸乳清已显示出有望通过厌氧工艺生产能源的原料。由于糖,蛋白质和脂质的高度浓缩,它已被希腊酸奶制造商广泛用于生产畜牧业的优质原料。但是,这受到瘤胃中乳糖发酵的问题和酸乳清产量高于畜牧业需求的限制。大量的这种有价值的副产品将被浪费掉。

利用酸乳清作为农业原料存在的另一个问题是,当当地的废水处理能力不足时,多余的乳清液会运到农场,这意味着该过程既浪费又不经济。

利用酸乳清生产抗生素原料

由徐家杰领导的团队进行了近期研究,研究结果于2018年发表。

通过尝试和错误策略,他们发现酸乳清可以转化为MCCA(中链羧酸),包括正己酸和正辛酸。MCCA是生物燃料和化学药品的前体,可用作“绿色”抗菌剂。他们提出,应将酸乳清用作羧酸盐平台内发现的高度特异性厌氧发酵途径的复杂原料。

他们的目标是在单个反应器生物群落中,将希腊酸奶生产中的酸乳清转化成无外部电子供体的物质。已发现酸乳清除乳酸外还包含糖,使得当使用该底物时该过程更可实现。

但是,与生产的羧酸相比,在单个生物反应器中进行的初步实验导致特异性较低。因此,研究小组转向了一个温度分段的生物反应器系统,在第一阶段将底物转化为大部分为乳酸,然后在第二阶段通过链延长将其转化为MCCA。

他们串联设置了两个现有的生物转化方案,并将微生物群落分为不同的操作条件(温度)。这需要减少每个微生物群落中的微生物途径。首次实现了在没有其他电子给体的情况下,通过乳酸中间体将废物流生物转化为MCCA。

降低MCCA生产的成本和碳足迹

MCCA产品的每个碳原子正辛酸生产率的值要比甲烷高得多,但是必须安装经济高效的萃取/分离系统。另外,当基材中没有诸如乙醇或乳酸(都是非常好的电子给体)之类的化学药品时,必须购买这些化学药品。由于运输和必要组件的外部制造,对环境足迹也产生了重大影响,因此也对工业化MCCA生产产生了影响。

这两个因素都导致使用MCCA的任何工业化过程的成本成倍增加,这使其目前在经济上无法大规模用作原料和“绿色”微生物。Xi等人进行的研究。已经为该过程提供了概念验证,这可能是该领域未来可持续发展和降低成本的关键。

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