城市购物中心食品废弃物作为微生物蛋白生产原料的潜力研究

本研究探索了城市购物中心食品废弃物（包括橙皮、软饮废液、过期面包和咖啡渣）作为微生物蛋白生产原料的可行性。研究人员通过酶解预处理和优化培养条件，成功利用丝状真菌（如Trichoderma reesei和Paecilomyces variotii）将废弃物转化为高蛋白生物质（最高达37.8 g L?1干重），蛋白质含量达25%-35%，且氨基酸组成符合FAO标准。该研究为城市废弃物的循环利用和可持续蛋白生产提供了创新方案，对缓解未来粮食危机和减少环境足迹具有重要意义。

　　

随着全球城市化进程加速，到205年预计近70%人口将居住在城市，这对粮食供应系统提出严峻挑战。传统农业生产面临土地资源紧张、环境压力增大等问题，而微生物蛋白（Single Cell Protein, SCP）生产被认为是一种潜在的解决方案。购物中心每天产生大量食品废弃物，包括橙皮、软饮料废液、过期面包等，这些废弃物富含碳水化合物和营养物质，若能转化为高价值蛋白，将实现"变废为宝"的双赢局面。

VTT Technical Research Center of Finland的研究团队在《New Biotechnology》发表了一项创新研究，系统评估了购物中心典型食品废弃物作为丝状真菌培养基的可行性。研究人员选取了三种具有应用潜力的真菌：可用于精准发酵的Trichoderma reesei、传统食用菌Rhizopus oligosporus，以及具有工业化潜力的Paecilomyces variotii。通过酶解预处理（如用果胶酶处理橙皮、淀粉酶处理面包）释放糖分，并创新性地探索人工尿液作为氮源的可行性。研究采用摇瓶培养和生物反应器放大实验，结合实验设计（DoE）方法优化培养基组成，最终通过氨基酸分析评估蛋白质营养价值。

在"糖组成与利用潜力"部分，研究发现机械旋转提取的橙皮汁含糖量最高（90.5 g L^-1），而蒸汽爆破处理的咖啡渣糖释放仍不足。通过"丝状真菌筛选"发现，P. variotii在橙皮汁培养基中表现最佳，而人工尿液作为氮源对R. oligosporus和T. reesei有特殊促进作用。"培养基优化"结果显示，添加13-15 g L^-1酵母提取物时，P. variotii在生物反应器中产量达37.8 g L^-1干重。

"生物反应器培养"数据表明，批式培养比流加培养更高效，T. reesei在软饮废液培养基中批式培养23小时即获得13.4 g L^-1生物量。虽然"营养价值分析"显示蛋白质含量（22.1%-36.1%）低于某些文献报道，但所有样品必需氨基酸评分均超过FAO标准，其中苯丙氨酸和谷氨酰胺含量显著提高。

这项研究的创新性在于系统验证了城市购物中心废弃物作为微生物蛋白原料的可行性，为解决未来粮食安全问题提供了循环经济方案。特别是人工尿液作为氮源的探索，为闭环系统设计提供了新思路。尽管在蛋白质含量和培养工艺上仍有优化空间，但该研究为建立分布式、城市化的蛋白生产模式奠定了重要基础，对实现可持续发展目标具有深远意义。