《Environmental Technology & Innovation》：Potential of non-hydrolyzed food loss and waste for polyhydroxyalkanoates production using an autochthonous mixed microbial culture
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食物损失与废弃物（FLW）是最丰富且未充分利用的有机残余物之一，其可发酵糖（主要为葡萄糖和果糖）含量达80.00至90.00 g L?1。研究人员收集了某大学食堂产生的不可避免FLW，对其表征，并以堆肥渗滤液中分离的本土地混合微生物培养物（MMC）为菌种，评估
食物损失与废弃物（FLW）是最丰富且未充分利用的有机残余物之一，其可发酵糖（主要为葡萄糖和果糖）含量达80.00至90.00 g L?1。研究人员收集了某大学食堂产生的不可避免FLW，对其表征，并以堆肥渗滤液中分离的本土地混合微生物培养物（MMC）为菌种，评估其作为聚羟基脂肪酸酯（PHA）生产碳源的潜力。FLW木质纤维素组成为纤维素21.22%、半纤维素23.10%、木质素4.90%，C/N比为13.53，表明利于微生物转化。该MMC主要由乳酸杆菌属（Lactobacillus sp.）（65.50%）和醋酸杆菌属（Acetobacter sp.）（34.20%）组成，先以葡萄糖为合成底物适应，随后在不经预处理水解的条件下评估FLW。于不同pH（4.00至9.00）、底物浓度（35.00和90.00 g L?1）及氮可用性（0.05和3.60 g L?1）下开展分批补料实验。基于Monod模型在90 g L?1 FLW可发酵糖下测得μmax = 0.16 h?1、Ks = 0.082 g L?1。因子设计显示PHA积累最优条件为pH 9.0、FLW可发酵糖90 g L?1、氮3.60 g L?1，最大PHA浓度2.50 g L?1。结果表明FLW无需水解即可直接转化为PHA，是循环生物经济框架下可持续且低成本的策略。
研究背景方面，食物损失与废弃物（FLW）年浪费量约占可供人类消费食品的17.00%，其可生物降解有机 fraction 超80.00%，富含可发酵糖、蛋白质与木质纤维素纤维，是生产聚羟基脂肪酸酯（PHA）等增值生物产品的潜在原料。传统PHA工业生产受限于纯葡萄糖等高成本底物（占过程总成本50.00%），且多数FLW valorization 工艺依赖化学、热或酶解预处理以释放可发酵糖，增加了能耗、设备与抑制物（如糠醛、5-羟甲基糠醛）风险。混合微生物培养物（MMC）源自堆肥渗滤液等富含有机质环境，具备代谢多样性、非无菌耐受性与复杂底物降解能力，可在高C/N比（10–30）营养限制下促进PHA胞内储存。本研究由研究人员开展，旨在首次评估堆肥渗滤液来源MMC不经水解预处理直接将FLW转化为PHA的潜力，成果发表于《Environmental Technology》。
关键技术方法上，研究人员从墨西哥城伊比罗美洲大学API食堂连续50天收集以木瓜皮为主的不可避免FLW，经60℃烘干、研磨过150 μm筛后表征木质纤维素与元素组成；MMC取自Bordo Poniente第四阶段堆肥渗滤液，先在YM与自设计RD培养基中以葡萄糖进行6轮9天分批补料富集适应，再转入含FLW（35或90 g L?1可发酵糖）的自设计培养基进行24 h动力学评价；采用Monod模型拟合生长动力学，以32因子设计结合ANOVA优化pH、底物与氮浓度；通过OD???-干重校准、DNS法测糖耗、FT-IR与尼罗红染色-共聚焦显微镜定性定量PHA；末端用16S/ITS扩增子测序（Illumina NextSeq 2000）解析菌群结构。
研究结果部分，3.1节FLW表征与量化显示，湿基产量7.20±3.70 kg d?1，干基纤维素21.22%、半纤维素23.10%、木质素4.90%（酸溶+酸不溶合计39.98%）、灰分9.88%、可发酵糖0.85±0.15 g/g、C/N 13.53、pH 6.30，证实其高生物降解性与适宜C/N。3.2节MMC适应与评估表明，在RD培养基中六批补料后PHA占生物质从1.09%升至9.34% w/w，pH自然维持在6–8，MMC 30天内稳定适应，RD优于YM因氮添加合理。3.3节FLW为底物的PHA评价中，RMDP在35 g L?1可发酵糖下生物质6.56 g L?1、PHA 22.85% w/w，90 g L?1下生物质3.11 g L?1、PHA 14.34% w/w，终点pH降至4.00源于挥发性脂肪酸（VFA）生成，证明无水解直接转化可行。3.4节参数表征得Monod参数：FLW 90 g L?1时μmax=0.16 h?1、Ks=0.082 g L?1，较葡萄糖底物Ks更低，显示对异质底物高亲和。3.5节因子设计剔除不显著pH后，底物浓度（p=0.002，F=31.49）为最显著因子，模型R2=88.05%，预测最高点pH 9.0、90 g L?1底物、3.60 g L?1氮下PHA 2.50 g L?1。3.6节菌群分析显示MMC以厚壁菌门（Firmicutes）65.80%（乳酸杆菌属65.50%）与变形菌门（Proteobacteria）34.20%（醋酸杆菌属34.20%）为主，暗示Acetobacter sp. 破壁释糖、Lactobacillus sp. 与Bacillus sp. 协同储能的代谢分工。
讨论与结论翻译部分，研究人员指出，FLW直接非水解转化规避了预处理能耗与抑制物生成，MMC凭借原位CAZy酶系实现“一锅式”水解-发酵耦合；底物浓度驱动碳通量走向储存而非生长，氮虽在统计边界（p=0.069）但仍参与交互效应，pH不显著印证菌群缓冲能力。结论为：堆肥渗滤液MMC可在无水解条件下将大学食堂FLW直接转为PHA，最优条件（pH 9.0、90 g L?1可发酵糖、3.60 g L?1氮）产2.50 g L?1 PHA，Monod参数μmax=0.16 h?1、Ks=0.082 g L?1，该策略简化流程、降成本、契合循环生物经济。
