《Bioresource Technology Reports》：From dairy by-products to bioproducts: A PRISMA-guided review of cheese whey permeate valorisation using the non-conventional yeast
Kluyveromyces marxianus
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奶酪乳清作为高乳糖副产物，具有转化为乙醇、有机酸等生物产品的潜力，异养酵母Kluyveromyces marxianus因其高效乳糖代谢能力成为重要微生物平台。PRISMA系统评价方法揭示了现有研究碎片化问题，提出需加强技术成熟度（TRLs）和经济可行性（OPEX/TEA）的系统分析。
作者：伊莎贝拉·皮萨诺（Isabella Pisano）、朱塞佩·马蒂穆奇（Giuseppe Martimucci）、马泰奥·拉迪切（Matteo Radice）、马蒂亚·科拉西科（Mattia Colacicco）、尼古拉·迪菲迪奥（Nicola Di Fidio）
所属机构：意大利巴里“阿尔多·莫罗”大学（University of Bari “Aldo Moro”）生物科学、生物技术和环境系，地址：Via E. Orabona 4，邮编70125，巴里
摘要
奶酪乳清渗透液（CWP）是一种富含乳糖的副产品，产生于乳清蛋白提取过程之后。尽管通常被视为低价值的废弃物，但其高乳糖含量使其成为生物工艺开发中具有潜力的资源，但目前尚未得到充分开发。在现代综合性生物精炼厂的框架下，非传统酵母Kluyveromyces marxianus因高效的乳糖代谢能力及其作为工业应用微生物细胞工厂的适用性而受到关注。本文系统评估了K. marxianus转化CWP的现有研究，强调了其在循环经济战略中的潜在作用。研究采用了系统评价和荟萃分析的优先报告标准（PRISMA）方法，筛选了PubMed、Scopus和Web of Science数据库中关于CWP转化为乙醇、有机酸、芳香化合物、生物活性分子及单细胞蛋白的相关文献。虽然乙醇生产是目前最成熟且可扩展的转化途径，但由于现有文献的有限性和多样性，其他转化途径仍不够完善。这种不足凸显了需要进行结构化、系统化的评估，以整合现有证据并识别关键知识空白。总体而言，研究表明CWP不应仅仅被视为废物，而是一种多用途的生物资源。K. marxianus是一个将CWP转化为多种高附加值产品的理想微生物平台。本文基于PRISMA方法，为当前转化工艺提供了评估框架，并为未来优化集成CWP的循环经济生物精炼策略提供了指导。
术语缩写说明
缩写解释
| BOD | 生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand） |
| COD | 化学需氧量（Chemical Oxygen Demand） |
| CW | 奶酪乳清（Cheese Whey） |
| CWP | 奶酪乳清渗透液（Cheese Whey Permeate） |
| EtOH | 乙醇（Ethanol） |
| GRAS | 公认安全物质（Generally Recognised as Safe） |
| OPEX | 运营费用（Operating Expense） |
| 2-PE | 2-苯乙醇（2-Phenylethanol） |
| SCPs | 单细胞蛋白（Single-Cell Proteins） |
| SDGs | 可持续发展目标（Sustainable Development Goals） |
| TEA | 技术经济分析（Techno-Economic Analysis） |
| TRLs | 技术成熟度水平（Technology Readiness Levels） |
| WT | 野生型（Wild Type） |
研究策略
本研究遵循了PRISMA 2020方法框架（Page等人，2021年）。
K. marxianus的发酵过程性能：在乙醇生产方面的应用前景
基于酵母的发酵技术在CWP转化方面展现出巨大潜力，尤其是乙醇生产领域，目前年产量接近400万吨，其中约80%来自奶酪乳清及奶酪乳清渗透液（Conde-Báez等人，2024年）。鉴于CWP的成分特性，它成为乙醇生产的理想替代原料，这种多功能生物产品可应用于食品、饮料、生物燃料、卫生、香料、制药和化妆品等行业。经济可行性、可扩展性及技术成熟度水平（TRLs）的最新趋势
Héder（2017年）提出了技术成熟度水平（TRLs）框架，通过九个等级（TRL1至TRL9）来描述技术的成熟度。该框架有助于连接基础研究与工业应用，帮助识别研究缺口、确定开发优先事项并评估可扩展性。在生物技术过程中，TRL1至TRL4通常对应于实验室规模的发展阶段。
对研究论文的批判性评估
入选论文根据以下标准进行了批判性分析：(a) 文章是否清晰阐述了研究主题？(b) 所使用的方法和材料是否可重复且完整？(c) 对于K. marxianus酵母，使用的是野生型还是工程菌株？(d) 目标化合物的化学特性描述是否完整且清晰？此外，表2中列出的化合物的生物活性是否得到明确说明？
结论与未来展望
CWP不应被视为简单的废弃物，而是一种可用于生物工艺开发的宝贵资源。K. marxianus作为微生物平台，能够将CWP高效转化为多种高附加值产品。本文基于PRISMA方法，为当前转化工艺提供了评估标准，并为未来优化CWP在先进循环经济模型中的应用提供了方向。
作者贡献声明
伊莎贝拉·皮萨诺（Isabella Pisano）： 负责撰写、审稿与编辑、数据可视化、结果验证、方法设计及概念构建。
朱塞佩·马蒂穆奇（Giuseppe Martimucci）： 负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证及方法设计。
马泰奥·拉迪切（Matteo Radice）： 负责撰写、审稿与编辑、数据可视化及方法设计。
马蒂亚·科拉西科（Mattia Colacicco）： 负责初稿撰写及数据可视化。
尼古拉·迪菲迪奥（Nicola Di Fidio）： 负责审稿与编辑及数据可视化。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的财务利益冲突或个人关系。
致谢
本研究属于巴里“阿尔多·莫罗”大学“生物科学与生物技术”博士培养计划（XL PhD cycle），得到了“企业高等教育区域合作项目 - CUP: F61B23000370006”以及Distilleria Bartìn s.r.l.的联合资助。同时，本研究还得到了PROCREA项目（CUP: B99J25000280005）的支持，该项目由意大利企业部资助，并体现了“意大利制造”（Made in Italy）的理念。
