废煎炸油变废为宝：γ 辐照乳化油助力细菌纤维素膜可持续生产

在细菌纤维素（BC）生产成本高、煎炸油废物（FOW）污染环境的背景下，研究人员开展利用 FOW 生产 BC 的研究。结果显示，SCOBY 能利用 FOW 生产 BC，γ 辐照有影响。该研究为 BC 生产和环境治理提供新方向。

　　在当今时代，可持续发展理念深入人心，各个领域都在积极探索绿色、环保且经济的发展模式。在材料科学领域，细菌纤维素（BC）作为一种极具潜力的纳米纤维大分子材料，受到了广泛关注。它具有独特的性能，如高吸水性、良好的气体渗透性等，在众多领域都有着广泛的应用前景。然而，BC 的商业化生产却面临着一个重大阻碍 —— 高昂的生产成本，其中生产培养基的成本占总成本的 30%，这使得大规模生产 BC 变得困难重重。

与此同时，全球每年都会产生大量的煎炸油废物（FOW）。这些 FOW 若被非法排放，会对环境造成巨大的灾难。它们进入水体后，如同石油一般，会污染海洋和地下水，不仅破坏生态环境，还会给人类健康和经济发展带来诸多问题。而且，处理 FOW 的传统方法存在诸多弊端，如使用化学方法去除杂质和游离脂肪酸时，会消耗大量的酸碱和溶剂，既不环保又不经济，还可能产生二次污染。

在这样的背景下，为了找到一种既能降低 BC 生产成本，又能有效处理 FOW 的方法，埃及国家辐射研究与技术中心（National Center for Radiation Research and Technology，NCRRT）的研究人员 Doaa A. Hamed 开展了一项极具意义的研究。该研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先是样品收集，FOW 样品来自埃及开罗家庭厨房，确保了成分均一性。接着通过制备预接种物，获得含有 Acinetobacter lowfi 和 Candida krusei 的共生培养（SCOBY）。然后利用重量分析法对 BC 膜（BCM）产量进行量化，并通过调整 FOW 浓度、乳化比例、孵育时间、进行 γ 辐照处理等，研究各因素对 BC 生产的影响，同时记录 BCM 形成过程。

研究结果如下：

• FOW 浓度对 BCM 生产的影响：研究发现，添加 1% 的 FOW 能显著增加 BCM 干重，在含糖水培养基（SWM）中 BCM 干重从 2.81 g^L-1 增至 3.15 g^L-1（增幅 12.1%） ，在无糖培养基（WM）中从 0.21 g^L-1 增至 0.27 g^L-1（增幅 28.6%）。然而，当 FOW 浓度进一步增加（2 - 5%）时，BCM 干重显著下降。这表明适量的 FOW 能促进 BC 生产，过高浓度则会抑制生产。
• SCOBY 对 FOW 的利用能力：实验证实 SCOBY 能够利用 FOW 作为碳氮源生产 BC。当在标准纤维素生产培养基（HS 培养基）中用 1% FOW 替代碳氮源时，不同替代方式下 BCM 干重有所差异。这说明 FOW 可以被 SCOBY 利用，但可能需要合适的条件和形式才能更好地发挥作用。
• 乳化对 FOW 的影响及最佳乳化比例：通过研究不同 FOW 与乳化剂比例对乳化效果的影响，发现 2:1（FOW: 乳化剂）的比例能达到最佳乳化效果，此时乳化指数（EI₂₄）为 70.7%。这表明合适的乳化处理可以提高 FOW 的利用效率。
• 孵育时间对 BCM 生产的影响：增加孵育时间能显著提高 BCM 干重和产量。添加 1% 乳化 FOW（FOW/E）后，孵育 21 天的 BCM 干重达到 5.32 g^L-1，相比 15 天的 3.79 g^L-1 有显著增加（增幅 40.4%）。说明延长孵育时间有助于 BC 的合成。
• FOW/E 浓度对 BCM 生产的影响：添加 1% 的 FOW/E 是 BCM 干重的最佳浓度，相比对照组，BCM 干重增加 32.6%，产量从 6.7% 提高到 7.7%。但更高浓度的 FOW/E 会导致 BCM 干重和产量逐渐下降，这可能是因为高浓度 FOW/E 会降低培养基表面的氧浓度，影响 SCOBY 的生长和 BCM 的生产。
• γ 辐照对 BCM 生产的影响：γ 辐照乳化 FOW 对 BCM 生产有显著影响。10 kGy 剂量的辐照使 BCM 干重相比未辐照的 FOW/E 增加 2.5%，相比不含 FOW/E 的 SWM 增加 34.1%。不过，辐照剂量对 FOW/E 的影响还需要进一步研究。
• BCM 形成过程的观察：研究人员观察到在不同条件下 BCM 的形成过程和形态有所不同。在含糖和无糖培养基中，有 FOW 和 FOW/E 存在时，BCM 的形成机制、厚度以及 SCOBY 的行为都存在差异。例如，在 HS 培养基上，BCM 会向上隆起形成气腔，为 SCOBY 提供氧气，SCOBY 还会形成聚集的纺锤状菌丝延伸至容器底部。

研究结论和讨论部分指出，本研究成功证明了 SCOBY 能够利用乳化形式的 FOW 作为碳源合成 BC，这为 BC 的生产提供了一种新的、可持续且经济的碳源选择。从生产角度来看，该研究中 BC 的产量（5.4 g^L-1）与之前使用不同农业工业废弃物生产 BC 的研究产量（0.3 - 20 g^L-1）相当 ，表明利用 FOW 生产 BC 在产量上具有可行性。从成本和可持续性角度，利用 FOW 符合循环经济原则，FOW 来源丰富，与人口增长带来的食用油消耗增加相关，能保证 BC 生产的连续性和可持续性。此外，该研究成果还有望应用于生物修复领域，用于处理含有煎炸油的生活和工业废水，对环境保护具有重要意义。不过，该研究也存在一些局限性，如 FOW 样本单一、实验重复次数较少、对 γ 辐照影响的研究不足等，这些为后续研究指明了方向。总体而言，这项研究为 BC 的生产和 FOW 的处理开辟了新的道路，在材料科学和环境保护领域都具有重要的潜在应用价值。