马铃薯废物处理可能是改善食物垃圾转化的途径

宾夕法尼亚州立大学农业科学学院的研究人员已经开发出一种新方法，可以更有效地将马铃薯废弃物转化为乙醇，因此宾夕法尼亚州有超过二十家公司生产马铃薯片。这一过程可能会降低未来生物燃料的生产成本，并为芯片制造商增加额外的价值。

利用来自宾夕法尼亚州食品加工厂的果皮和马铃薯残渣制成的马铃薯泥，研究人员引发了同时糖化 - 将复合碳水化合物淀粉分解成单糖的过程 - 以及发酵 - 糖类通过酵母或糖转化为乙醇的过程生物反应器中的其他微生物。

农业和生物工程学教授阿里·德米尔奇(Ali Demirci)表示，这一过程的同步性是创新的。模具和酵母 -黑曲霉和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的生物反应器的添加分别催化马铃薯废物转化为生物乙醇。

生物反应器具有塑料复合支撑物以促进和增强生物膜形成并增加微生物群体。

生物膜是将微生物细胞固定在固体支持材料上的自然方式。在生物膜环境中，微生物细胞丰富并且更耐环境压力，从而导致更高的生产率。在这种应用中，这些益处特别重要，因为霉菌酶活性需要更高的温度而酵母必须耐受这一点。

研究人员评估了生物膜反应器中温度，pH和通气速率的影响，发现最佳条件为95华氏度，pH值为5.8，没有曝气。72小时后，研究人员实现了每升37.93克的最大乙醇浓度。产量为每克淀粉0.41克或乙醇。

“这些结果是有希望的，因为共培养生物膜反应器提供了类似的乙醇产量 - 每个领导者37.93克 - 与常规乙醇生产相比 - 每升37.05克 - 需要在更高温度下添加商业酶进行预处理，” Demirci解释道。“因此，消除外部添加的酶和能源成本肯定会降低生物乙醇生产的成本。”

研究人员还在研究农业和生物工程博士生Gulten Izmirlioglu时，研究人员还使用扫描电子显微镜评估了塑料复合支架上共培养的生物膜形成。“扫描电子显微镜图像显示，当霉菌和酵母被允许形成生物膜时，霉菌的菌丝(细丝)为酵母的附着提供了表面区域，”她说。“这是好事。”

研究结果表明，塑料复合载体可用于生产乙醇的生物膜反应器中的共同培养同时糖化和发酵过程，发表在Fuel中。Izmirlioglu认为结果对于工业来说意义重大。

“总体而言，生物膜反应器的应用可以改善淀粉工业废物的生物乙醇生产，同时通过同步糖化和发酵过程以及共培养的方式降低生产成本，”她说。

Demirci指出，需要更高效的生物乙醇生产来满足对可再生能源的需求，并减少石油燃料对环境的负面影响。为了使乙醇生产具有成本竞争力，价格低廉且易于获得，需要诸如马铃薯泥的原料，以及具有更高生产率的改进的加工技术。

“这项研究对宾夕法尼亚州Hegins的Keystone Potato Products非常感兴趣，该公司是Sterman Masser Inc.的子公司，”Demirci说。“该公司正在关注这个项目，希望这种新方法可以帮助它为废土豆泥增加更多价值。工业食品废弃物可能是生产增值产品的重要基础，可以降低成本，同时管理废物经济和环境。“

John Cantolina还参与了宾夕法尼亚州哈克生命科学研究所的显微镜和细胞计数设施。