《Bioresource Technology Reports》：Bioconversion of molasses and tuna condensate wastes into alternative fungal chitin-containing polysaccharide, and possibility of hydroxyapatite accumulation in fungal cell
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本研究利用糖蜜和金枪鱼浓缩物作为低成本碳氮源，筛选出Trichoderma asperellum菌株，在MLFC培养基中丝状真菌生物量（10.40 g/L）和酸不溶物（AAIM，3.96 g/L）产量与葡萄糖基础培养基（GBM）相当，但酸溶物（AASM）含量提高2.52倍。FTIR和XRD分析表明AAIM结构类似商业甲壳素，而AASM光谱接近羟基磷灰石，提示矿物质沉积。结论MLFC培养基有效且经济。
作者：Shifa Karunia Atletika Adha、Wasana Suyotha、Benjamas Cheirsilp、Wiriya Duangsuwan、Shigekazu Yano
泰国宋卡府哈特亚伊，宋卡王子大学农业工业学院创新生物技术卓越中心生物技术项目，专注于生物资源的可持续利用
摘要
近年来，真菌几丁质因其非季节性生产、可控性以及使用温和化学物质即可提取而受到越来越多的关注。然而，真菌几丁质的生产存在主要缺点，因为发酵过程需要昂贵的培养基。本研究使用糖蜜和金枪鱼浓缩物作为低成本碳源和氮源来生产真菌几丁质。通过筛选，选择了Trichoderma asperellum作为实验菌株。结果表明，使用MLFC培养基生产的生物质（10.40克/升）和酸不溶性物质（AAIM）（3.96克/升）与使用葡萄糖基础培养基（GBM）相当，而酸溶性物质（AASM）的产量则是GBM的2.52倍。MLFC培养基还产生了具有工业价值的酶，如木聚糖酶和蛋白酶。FTIR和XRD分析显示，MLFC（T-AAIM-MLFC）和GBM（T-AAIM-GBM）产生的AAIM样品具有相似的结构特性，但与商业几丁质略有不同。酸水解产物的成分分析初步表明它们是几丁质-葡聚糖复合物。T-AAIM-MLFC的乙酰化程度为67.43%，结晶度指数为50.42%。有趣的是，MLFC（T-AASM-MLFC）产生的AASM在FTIR和XRD光谱上与壳聚糖和GBM衍生的AASM（T-AASM-GBM）有所不同。FESEM-EDX分析显示，T-AASM-MLFC具有颗粒结构，含有较高的磷和钙含量，而T-AASM-GBM表面光滑且含有少量孔隙。这些结果证明了使用金枪鱼浓缩物和糖蜜作为低成本营养源生产真菌几丁质的潜力，同时还能促进真菌细胞壁中矿物质化合物的积累。
引言
几丁质是一种含氮多糖，由于其在生物聚合物加工中的优势（尤其是无毒、可生物降解性和多种生物活性），全球市场需求逐年增长（Nagahama等人，2008；Larbi等人，2018；Svensson等人，2022）。目前，几丁质的工业生产主要依赖于从虾壳和蟹壳中提取，因为这些原料的几丁质含量较高（Muthu等人，2021）。然而，全球变暖现象已经开始影响甲壳类动物的养殖和渔业，因此寻找新的几丁质来源变得尤为重要，以防止未来原材料短缺。真菌是另一种有前景的几丁质来源，因为它们的菌丝干重中含有13–35%的几丁质（Wu等人，2005）。与传统方法相比，利用真菌生产几丁质具有多项优势：通过调整培养条件可以控制生物量的产生速率和组成，从而获得更稳定的聚合物性质（Beliaeva等人，2020）。此外，真菌细胞含有的矿物质较少，因此从这种原料中提取几丁质所需的化学物质较少（Jones等人，2020；Cardoso等人，2024），使得使用真菌来源更加环保和可持续。然而，真菌几丁质的生产仍存在缺点，因为培养过程需要培养基，从而增加了生产成本。
通常，几丁质的产量与真菌菌丝生物量的多少直接相关，可以通过优化营养组成和培养条件来提高产量。一种降低培养基成本的方法是使用农业废弃物作为碳源和氮源。近期研究表明，农业废弃物是用于真菌培养生产几丁质（及其衍生物壳聚糖）的低成本营养源。例如，有文献报道使用胡萝卜渣（Mousavi等人，2023）培养Rhizopus delemar CBS 145生产几丁质，使用碱性处理过的稻草（Namboodiri等人，2022）培养Penicillium citrinum生产壳聚糖，使用面包渣（Svensson等人，2021）培养R. delemar CBS 145940生产壳聚糖，使用豌豆（Beliaeva等人，2020）培养R. oryzae生产壳聚糖，使用乳清和糖蜜（Chatterjee等人，2019）培养R. oryzae MTCC 262生产壳聚糖。然而，真菌的生长和细胞壁中生物聚合物的合成受到培养基组成和其他培养条件的影响。真菌培养基通常含有较高的糖分、有机氮和微量元素。有趣的是，有研究表明，适合真菌生长的培养基组成可能与有利于几丁质产量的培养基组成不同。Chatterjee等人（2019）在替代培养基中提取了Rhizopus oryzae MTCC 262产生的几丁质和壳聚糖，发现马铃薯葡萄糖肉汤中的真菌生物量最高，而使用含3%糖蜜的培养基获得了最高的几丁质和壳聚糖产量。糖蜜是一种有潜力的低成本碳源，可用于微生物增值产品的合成，其中含有40–60%的蔗糖和多种还原糖，以及大量的矿物质和金属离子（Chatterjee等人，2019；Zhang等人，2021），这些成分对微生物生长至关重要。除了碳源外，氮源的类型也对真菌生长和几丁质及壳聚糖的合成有显著影响。氮以乙酰葡糖胺和葡糖胺的形式存在于几丁质和壳聚糖的结构中（Nwe和Stevens，2004）。在寻找替代葡萄糖的廉价碳源的研究中，传统的氮源（如硫酸铵、硝酸钠、尿素或酵母提取物）仍被用于真菌培养。本研究选择金枪鱼浓缩物作为碳源，因为它是金枪鱼罐头工业的副产品，且蛋白质含量高（40–55%），同时含有丰富的矿物质（Sinjaroonsak等人，2019；Sunarno等人，2019）。此外，已有研究表明金枪鱼浓缩物可支持微生物生长，用于生产多种高价值生物产品，如Cupriavidus necator TISTR 1095生产的聚（3-羟基丁酸）（PHB）（Sangkharak等人，2021）、Candida rugosa和Lactobacillus futsaii CS3生产的γ-氨基丁酸（GABA）（Sanchart等人，2018）、Enterobacter aerogenes生产的乙醇（Sunarno等人，2019）以及Streptomyces thermocoprophilus Strain TC13W生产的工业酶（纤维素酶和木聚糖酶）（Sinjaroonsak等人，2019）。然而，关于真菌几丁质生产的现有知识仍然有限。
因此，本研究评估了使用金枪鱼浓缩物和糖蜜作为低成本营养源生产真菌几丁质的潜力。首先通过筛选确定了能够在基础培养基上生长并产生高含量酸不溶性物质（AIM，即几丁质成分）的真菌菌株。然后选择了生长速度快且AIM产量高的菌株，并测试了营养参数对其生长、AIM、几丁质及其他有用成分产量的影响。对提取物各组分的结构特性进行了分析，以评估其进一步应用的潜力。
微生物和材料
本研究使用的真菌菌株由宋卡王子大学农业工业学院微生物实验室（Aspergillus niger ATCC 6275、Aspergillus niger ATCC 6875、Aspergillus oryzae、Trichoderma reesei、Trichoderma asperellum、Rhizopus sp. 和 Rhizopus 14/4）以及泰国科学技术研究院（TISTR）提供（Rhizopus rhizopodiformis TISTR 3521、Rhizopus arrhizus TISTR 3516、Rhizopus oryzae TISTR 3336、Rhizopus chinensis TISTR 3524）提供
糖蜜和冻干金枪鱼浓缩物的化学特性
糖蜜是甘蔗加工行业的副产品。据报道，每生产1吨原糖会产生0.38吨糖蜜。由于其黑色和高粘度，糖蜜的处理存在问题（Chauhan等人，2011）。本研究使用的糖蜜的理化性质如下表所示：水分含量为29.22%，氮含量为0.2%，总糖含量为
结论
本研究证明了金枪鱼浓缩物和糖蜜作为低成本营养源在真菌生长和几丁质生产中的潜力。通过优化糖蜜和金枪鱼浓缩物的浓度以及培养基的初始pH值，提高了目标产物的含量。MLFC培养基支持真菌生长，产生的AIM和AAIM的产量和结构特性与GBM相当。不过，这类真菌产品的某些特性仍略有差异
作者贡献声明
Shifa Karunia Atletika Adha： 起草初稿、方法论设计、实验实施。
Wasana Suyotha： 文章审阅与编辑、数据验证、研究监督、概念构思。
Benjamas Cheirsilp： 文章审阅与编辑、数据验证。
Wiriya Duangsuwan： 文章审阅与编辑、方法论设计。
Shigekazu Yano： 文章审阅与编辑、方法论设计。
未引用的参考文献
Palmonari等人，2020
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家科学、研究与创新基金（NSRF）和宋卡王子大学（资助编号：AGR6701190S）的财政支持。该项目还得到了泰国国家研究委员会（NRCT）的资助（合同编号：N42A680491）。同时感谢PSU研究与发展办公室（RDO）以及Seppo Juhani Karrila副教授在英语翻译方面的协助。
