《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》：Upcycling waste apples into platform chemicals: pilot-scale production of lactic and succinic acids
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将可再生生物资源转化为高附加值产品，对支撑可持续生物经济转型至关重要。本研究探讨以鲜苹果供应链中大量产生的废苹果为进料，生产两种工业相关平台化学品：乳酸（lactic acid, LA）和琥珀酸（succinic acid, SA）。筛选确定 Heyndric
将可再生生物资源转化为高附加值产品，对支撑可持续生物经济转型至关重要。本研究探讨以鲜苹果供应链中大量产生的废苹果为进料，生产两种工业相关平台化学品：乳酸（lactic acid, LA）和琥珀酸（succinic acid, SA）。筛选确定 Heyndrickxia coagulans A203 与 Actinobacillus succinogenes DSM 22257 分别是苹果果泥（apple mash, AM，即废苹果压榨后富糖液相，去除果皮和种子等固体残渣）生产 LA 与 SA 的最适菌株。研究人员采用简化流程，在酶解液化与发酵之间省略昂贵的离心和灭菌步骤，并成功放大规模，获得 73.8 g L?1 LA，得率 0.91 g g?1；以及 36.8 g L?1 SA，得率 0.69 g g?1。结果表明，废苹果可作为低成本、高效的进料，用于生物技术生产高价值平台化学品，推动循环生物经济下农业食品废弃物的高值化利用。
论文《Upcycling waste apples into platform chemicals: pilot-scale production of lactic and succinic acids》发表于《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》。研究背景方面，循环生物经济要求把残留生物质转化为高附加值产品。欧盟生物经济战略鼓励用食品与农业残渣生产平台化学品、生物材料与生物能源。苹果是重要农产品，欧盟 2023 年产量达 1150 万吨，但供应链在初级生产、加工、流通和消费环节均产生大量损失；按级联利用原则，不再适合食用或饲用的废苹果可转向平台化学品生产。乳酸（lactic acid, LA）和琥珀酸（succinic acid, SA）可作聚乳酸（polylactic acid, PLA）和聚丁二酸丁二醇酯（polybutylene succinate, PBS）单体，应用广泛。已有研究多用苹果渣（apple pomace）在实验室规模产 LA，或用过程建模与技术经济分析研究苹果渣产 SA；但废苹果本身的中试规模研究缺失。废苹果相较苹果渣具有可发酵糖丰富、预处理需求低的优势，因此研究人员开展废苹果中试规模产 LA 与 SA 研究。
关键技术方法上，研究人员以德国 Werder Frucht GmbH 提供、已达非食用状态的 Jonagold 苹果（Malus domestica ‘Jonagold’）为样本，经螺杆压榨获得苹果果泥（apple mash, AM）。通过酶制剂筛选降低黏度，用 Bioscreen C 光学密度（optical density, OD）仪初筛 LA 与 SA 生产菌株，再在小型生物反应器（bioreactor）中复筛。随后开展 1.0 L 工作体积预中试验证，省略离心与灭菌等步骤；最后在 Biostat UD 生物反应器中放大至 30.0 L LA 发酵与 25.0 L SA 发酵。分析采用高效液相色谱（high-performance liquid chromatography, HPLC）定量糖与有机酸，并以手性柱测定 LA 光学纯度。
研究结果部分，小标题“Enzymatic treatment of apple mash（苹果果泥的酶处理）”表明：多种酶未显著提高总还原糖（total reducing sugars, TRS），因苹果缺乏淀粉且纤维素半纤维素少；但 Cellic CTec3 HS 明显降低黏度，Pectinase L40 也有辅助作用，故选用低量 Pectinase L40 与 Cellic CTec3 HS 组合用于液化。
小标题“Screening of microorganisms（微生物筛选）”表明：基于 OD 生长，LA 菌株最大 OD 为 0.173–0.988，SA 菌株为 0.037–0.603；研究人员选出 H. coagulans A35、A138、A203 及 A. succinogenes DSM 22257。补加 5 g L?1 酵母提取物可提高生长。
小标题“Screening of microorganisms in bioreactors（生物反应器内微生物筛选）”表明：H. coagulans A35、A138、A203 在 AM 中产 LA 71.8–75.5 g L?1，得率 0.91–0.94 g g?1；A203 生产率最高，为 3.5 g L?1 h?1，且前期研究表现好，故选中。无酵母提取物时 LA 与 SA 产量均大幅下降，说明 AM 自身营养不足。
小标题“Pilot-scale lactic acid fermentation（中试规模乳酸发酵）”表明：预中试 1.0 L 得到 72.4 g L?1 LA、得率 0.93 g g?1、生产率 3.4 g L?1 h?1；30 L 中试得到 73.8 g L?1 LA、得率 0.91 g g?1、生产率 2.7 g L?1 h?1，L-LA 光学纯度 99.7%。高温厌氧/耐热菌策略使免灭菌可行，省去离心也未损害性能。相较苹果渣和混合餐厨废物，AM 产 LA 浓度和基于干基得率更优。
小标题“Pilot-scale succinic acid fermentation（中试规模琥珀酸发酵）”表明：因 A. succinogenes 最适 37–39 °C 易染菌，研究人员在酶解后用 80–85 °C 热失活替代 121 °C 灭菌。实验室规模得 38.1 g L?1 SA、得率 0.69 g g?1、生产率 1.1 g L?1 h?1，并副产乙酸与甲酸；25 L 中试得 36.8 g L?1 SA、得率 0.69 g g?1、生产率 1.0 g L?1 h?1，干基得率 0.55 g SA g?1 AM。其滴度与糖果废物等富糖原料相当，证明 AM 是高效 SA 发酵基质。
讨论部分总结：上游省略离心与高压灭菌，仅发酵后做一次固液分离，可减少糖损失、避免热处理导致糖蛋白降解、降低下游加工（downstream processing, DSP）成本。废苹果为零/低成本进料，省电、省蒸汽、节水，且 SA 路径固定 CO2，把有机废物从填埋转出，具有经济与环境双重效益。未来可结合智能生物炼制、工程菌株与 DSP 优化。
结论部分翻译：研究人员成功演示了以废苹果进行 LA 与 SA 的中试规模生产。初步筛选确定 H. coagulans A203 与 A. succinogenes DSM 22257 分别是 AM 生产 LA 与 SA 的最适菌株。一种替代发酵流程证实，该过程可在无昂贵离心和灭菌步骤下运行。中试 LA 生产获得 73.8 g L?1 LA、得率 0.91 g g?1、生产率 2.7 g L?1 h?1；SA 生产获得 36.8 g L?1 SA、得率 0.69 g g?1、生产率 1.0 g L?1 h?1。这些结果验证了废苹果作为 LA 与 SA 生产进料的潜力，覆盖微生物选择、工艺开发和中试发酵。该研究支持把农业食品残渣整合进生物技术流程以制造高价值产品，助力循环可持续生物经济；后续需推进菌株开发与工艺优化以实现规模化低成本生产。
