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为应对全球粮食安全与环境挑战，研究人员以绿色生物炼制剩余棕汁（BJ）为发酵培养基培养 Cyberlindnera jadinii 酵母生产单细胞蛋白（SCP）。分析发现调整 C/N 比等可提升产量，BJ 有潜力成为可持续发酵培养基。
在全球人口持续增长的大背景下，人们对动物源蛋白，尤其是单胃家畜所需蛋白的需求日益增加。这不仅给农业带来了养殖更多 livestock 和提供充足饲料的压力，还引发了一系列环境问题。例如，反刍动物的肠道发酵会产生大量温室气体（GHG），单胃动物的饲料供应链则在淡水消耗、生物多样性丧失等方面带来负担。与此同时，作为单胃家畜主要蛋白来源的豆粕，在生产过程中面临着严峻的环境和社会经济挑战，其种植和运输环节影响显著，且全球对进口大豆的高度依赖使饲料供应链易受市场价格波动、地缘政治紧张和贸易限制等因素冲击。在此情况下，绿色生物炼制中从多年生草本和豆科植物生产的叶蛋白浓缩物（LPC）成为一种可持续且可本地获取的替代选择，但绿色生物炼制的商业模式因资本成本高和对季节波动敏感而脆弱，对未充分利用的副产物（如棕汁 BJ）进行增值利用成为关键。
在此背景下，来自国外的研究人员开展了利用绿色生物炼制剩余棕汁（BJ）作为发酵培养基培养 Cyberlindnera jadinii 酵母生产单细胞蛋白（SCP）的研究，该研究成果发表在《Bioresource Technology Reports》。
研究主要用到的关键技术方法包括：使用绿色生物炼制的示范规模平台处理草 - 三叶草混合物以获取棕汁；通过调整棕汁的碳氮（C/N）比、改变棕汁浓度以及采用不同的浸提方法（一阶段和多阶段浸提）来开展发酵实验，观察酵母生长和蛋白产量。
底物和微生物
研究使用绿色生物炼制的示范规模平台处理含有 83% 多年生黑麦草、9% 白三叶草和 8% 红三叶草的草 - 三叶草混合物。2023 年 8 月和 9 月收获绿色生物质，1 小时内运输至加工厂，于 8 月 29 日生产棕汁以研究调整 C/N 比的影响。
调整棕汁初始 C/N 比的影响
实验用棕汁平均糖浓度为 21.2 g/L，主要糖分有葡萄糖、果糖、麦芽糖、木糖等。发酵 24 小时后，C. jadinii 消耗了 79% 的总糖，但无法在 24 小时内利用戊糖（如木糖、阿拉伯糖），这对整体产量产生了负面影响。通过添加氮来优化 C/N 比，当 C/N 比从 27.2 g/g 提升至 5.3 g/g 时，蛋白产量从 0.14 g/g 显著增加至 0.37 g/g。
棕汁浓度的影响
浓缩棕汁虽延长了延迟期，但能保持蛋白产量，最高粗蛋白浓度可达 11.9 g/L。这表明在一定范围内浓缩棕汁不会大幅降低蛋白产出，为实际生产中减少工作体积、提高产品浓度提供了依据。
浸提方法的影响
一阶段和多阶段浸提的棕汁均能支持酵母生长，其中一阶段浸提的棕汁使产量略高。这说明不同的浸提方法会对棕汁成分产生影响，进而影响酵母的生长和蛋白生产，一阶段浸提在该研究条件下更具优势。
结论
本研究表明，草 - 三叶草剩余液体棕汁（BJ）有潜力作为发酵培养基用于培养 Cyberlindnera jadinii 酵母生产单细胞蛋白（SCP）。尽管 C. jadinii 在 24 小时内无法消耗木糖、阿拉伯糖等戊糖，对整体产量有不利影响，但通过添加氮优化 C/N 比可显著提高蛋白产量。浓缩棕汁和不同浸提方法也会对酵母生长和蛋白产量产生影响，调整浓缩棕汁的 C/N 比可增强 SCP 生产。该研究为绿色生物炼制副产物的增值利用提供了新方向，有助于提升绿色生物炼制的经济可行性和可持续性，为解决全球粮食安全和环境挑战提供了有价值的思路和途径。
