Микробное масло вместо растительного: ученые научились «доить» дрожжи ради полезных омега-жиров
 
Мир ищет замену традиционным растительным и рыбным маслам — их производство дорого обходится экологии. Решение нашлось в микромире: дрожжи Yarrowia lipolytica оказались настоящими «профессиональными накопителями» жира. Они способны запасать липиды в объеме более 20% от собственного веса!
 
Микроорганизмы — это одноклеточные организмы, к которым относятся многие типы, такие как бактерии, грибы, дрожжи и водоросли. Эти организмы содержат липиды, которые составляют основу их клеточных мембран, обычно составляя 6–8% от их сухого веса. Эти липиды играют роль в хранении энергии и клеточной сигнализации. 
 
Микроорганизмы, которые производят более 20% своего сухого веса в виде липидов, называются «маслянистыми». Масла, производимые этими микроорганизмами, в настоящее время обычно называют «одноклеточными маслами» (“single-cell oils, SCO).
 
Среди маслянистых микроорганизмов дрожжи Y. lipolytica выделяются своей высокой способностью к накоплению липидов и способностью метаболизировать производные липидов, привлекая внимание как в природных, так и в промышленных условиях. Этот вид дрожжей обладает значительным потенциалом для биотехнологических исследований, направленных на выявление альтернативных источников масла.
 
Растительные масла выгодны тем, что их можно производить с меньшими затратами. Однако производство растительных масел требует больших объемов воды и пахотных земель, что увеличивает производственные затраты. 
 
В микробном производстве масел были разработаны некоторые стратегии, такие как использование отходов, для снижения производственных затрат и обеспечения устойчивости. 
 
Например, отходы пищевой и сельскохозяйственной промышленности могут служить источником углерода для роста микроорганизмов, тем самым снижая стоимость источника углерода, необходимого для роста микроорганизмов. Кроме того, культивирование маслянистых дрожжей может проводиться в биореакторах, что делает его относительно легким в масштабировании, и для роста биомассы не требуется свет, в отличие от микроводорослей. Эти микроорганизмы имеют минимальные потребности в питательных веществах, и их культивирование не зависит от климата или сезонных колебаний, что делает их устойчивой альтернативой традиционным растительным маслам.
 
В этом контексте штамм Y. lipolytica KKP 379 примечателен своей способностью производить липиды, используя отработанные масла и другие промышленные побочные продукты. 
 
Польские исследователи решили протестировать «полунепрерывное» кормление этих дрожжей. Вместо того чтобы дать всю еду сразу, им предлагали порции по разным графикам (каждые 24 часа или по схеме 6–6–12 часов).
 
Результаты впечатляют: в пике производственного процесса ученые получили более 11 граммов чистого масла на литр раствора. Помимо жира, дрожжи накопили почти 44% чистейшего белка. Это делает их потенциальным суперфудом будущего.
 
Главная ценность полученного микробного масла — в его составе. Анализ показал, что оно почти целиком состоит из «правильных» жиров:
 
95% ненасыщенных жирных кислот (тех самых, которые полезны для сердца и сосудов).
Основа состава — олеиновая кислота, как в лучшем оливковом масле.
 
Это делает продукт от Y. lipolytica идеальным кандидатом для использования в диетическом питании и инновационных продуктах.
 
Исследователи пошли дальше и проверили даже «отработанную воду» (супернатант), которая остается после выращивания дрожжей. Оказалось, что это не отходы, а ценный ресурс! В ней полно фосфора и калия, а значит, её можно использовать как мощное биоудобрение или даже основу для биотоплива.
 
Похоже, мы на пороге эры, когда полезное масло для салата или топливо для машины будут «варить» в огромных чанах с умными микробами, не занимая ни одного гектара пашни.

МАХ

🌱Создана полностью компостируемая упаковка для готовой еды.

Британская компания Futamura UK совместно с Biopap запускает промышленное производство упаковки для общепита из возобновляемого сырья, пригодной для компостирования. Для упаковки, поставляемой в рестораны и кафе быстрого питания, производят регенерированную целлюлозную плёнку и компостируемые лотки для пищевых продуктов.

Упаковка выдерживает широкий диапазон температур (от -90°C до +175°C), сохраняя барьерные свойства и функциональность для профессионального использования в общепите, включая приготовление, хранение, разогрев и употребление пищи. Поскольку потребители часто едят непосредственно из упаковки, она неизбежно загрязняется остатками пищи.

Специалисты пришли к выводу о необходимости компостируемой упаковки и/или упаковки, совместимой с анаэробным сбраживанием. Созданы решения, полностью перерабатываемые в рамках утилизации бумажных отходов.

Ранее Futamura уже выпускала плёнки из регенерированной целлюлозы, получаемой из возобновляемой древесной целлюлозы. Эти плёнки используются для каширования картонных лотков, обеспечивая защиту от кислорода, газов и устойчивость к маслам и жирам.

Упаковка сертифицирована для прямого контакта с пищевыми продуктами. Она также соответствует стандартам промышленного компостирования и сертифицирована для утилизации в домашнем компосте.

Плёнки и упаковка прошли тестирование на анаэробное сбраживание с высоким содержанием твёрдых веществ. Результаты показали полную биоразлагаемость образцов в анаэробных условиях. Новая упаковка позволяет одновременно перерабатывать пищевые отходы и упаковку, превращая их в компост и биогаз.

🌐 читайте ГорХоз в вк: vk.com/gorhoznews

@gorhoz

Ученые создали «живой» пластик со спящими бактериями. При нагреве до определенной температуры они просыпаются и за шесть дней полностью съедают материал, не оставляя даже микропластик.

Многие пластиковые изделия предназначены для одноразового использования, но отходы потом хранятся годами. Новая разработка ученых предлагает решить эту проблему за счет создания материалов, которые самоуничтожаются по команде. В состав таких материалов будет входить активируемый фермент, разлагающий пластик.

Ранее для подобных экспериментов ученые использовали только один фермент, теперь было принято решение увеличить их количество и добавить бактерии.

Исследователи изменили бактерию так, чтобы она производила два фермента, которые работают сообща и разрушают полимеры. Один фермент как бы режет длинные пластиковые цепи на мелкие куски, а другой фермент медленно «пережевывает» эти куски с каждого конца, превращая их в мельчайшие частицы — кирпичики, из которых состоит пластик.

Ученые смешали бактерии, которые находились в «спящем» состоянии с пластиком, который используют в 3D-печати и хирургии. Эти бактерии оставались неактивными до нужного момента. Получившийся живой пластик по свойствам не отличался от обычного. Но когда в него добавили питательную жидкость и нагрели до 50, «спящие» бактерии проснулись и за шесть дней полностью разрушили пластик, не оставив даже следов в виде микрочастиц.

В качестве эксперимента исследователи создали из такого пластика носимый пластиковый электрод и обнаружили, что он полностью разрушился в течение двух недель при определенных температурных условиях.

Как сообщает Американское химическое общество, в будущем исследователи надеются разработать способ активации спор фермента в воде — туда попадает большая часть пластикового загрязнения. И хотя эта работа была сосредоточена только на одном полимере, аналогичную стратегию планируется использовать и для других типов пластиков, в том числе тех, что часто встречаются в одноразовой упаковке.

🌐 читайте ГорХоз в вк: vk.com/gorhoznews

@gorhoz

Китайцы научились из отходов и сточных вод одновременно получать водород и поглощать CO2
 
Китайские исследователи представили перспективную технологию получения биоводорода с помощью ферментации, которая одновременно решает две важные задачи — производство экологически чистого топлива и переработку углекислого газа. В основе метода лежит использование специальных микроорганизмов, перерабатывающих органические отходы в анаэробной среде.
 
В отличие от традиционного промышленного производства водорода, где основным сырьём служит природный газ, что также ведёт к неизбежным и значительным выбросам CO2, новый биотехнологический подход позволяет включить углекислый газ непосредственно в процесс получения полезного продукта. Это делает технологию потенциально углеродно-нейтральной и актуальной в условиях глобального перехода к низкоуглеродной энергетике.
 
Ключевая особенность разработки заключается в применении комбинированной ферментации. На первом этапе органические среды — например, сельскохозяйственные отходы, остатки пищевой промышленности или любая другая биомасса — подвергаются так называемой тёмной ферментации. В ходе этого процесса бактерии расщепляют органику без доступа света и кислорода, выделяя водород.
 
После этого в среду вводятся дополнительные компоненты для связывания CO2, который образуется как побочный продукт. Обычно этот газ просто выбрасывается в атмосферу, однако предложенный учёными процесс позволяет повторно использовать его в реакторе, что значительно повышает общий КПД установки и снижает углеродный след производства. Как считают аналитики, это может обеспечить срок окупаемости подобных установок около 6–7 лет, если технологию реализовать в масштабе промышленного производства.
 
Разработчики подчёркивают, что технология обладает серьёзным преимуществом перед электролизом воды. Хотя электролиз считается «чистым» способом получения водорода, он требует больших затрат электроэнергии и дорогостоящей инфраструктуры. Биоферментация же может работать на дешёвом или даже бесплатном сырье — органических отходах, которые иначе пришлось бы утилизировать. Кроме того, процесс проходит при сравнительно низких температурах и давлениях, что снижает энергозатраты. Исследования показывают, что современные опытные ферментационные установки уже способны производить водород высокой чистоты, а дополнительные методы оптимизации, в частности, использование активированных углеродных катализаторов или гибридных электробиологических систем — ещё сильнее увеличивают выход топлива.
 
Решающим ингредиентом в процессе стал минерал волластонит (CaSiO3). Он обеспечивает одновременно регулировку кислотности среды, а бактерии любят постоянство, и связывание углекислого газа в нерастворимый осадок. По данным исследователей, при оптимальной дозировке в 10 г/л задержка выделения водорода из субстрата сократилась примерно на 50 %, а его удельный выход увеличился примерно на 33 %.
 
При таком подходе система улавливала 0,49 ± 0,05 литра CO2 на литр среды и повышала содержание водорода в конечном биогазе до 58,2 ± 1,1 %. Анализ твердой фазы показал, что уловленный CO2 минерализовался в виде кальцита — стабильной формы, пригодной для долгосрочного хранения углерода.
 
Если технологию удастся успешно масштабировать, она может стать важным элементом будущей водородной экономики Китая и других стран. Особенно перспективным выглядит её применение на агропромышленных предприятиях и очистных сооружениях, где постоянно образуются большие объёмы органических отходов. В таком случае заводы смогут одновременно решать проблему переработки отходов, сокращать выбросы CO2 и получать собственный источник чистой энергии.

МАХ