06 Innovazione completa dal cibo ai materiali

Il mercato globale delle biotecnologie fungine ha raggiunto decine di miliardi di dollari e dovrebbe crescere ad un tasso dell'8-10% all'anno nei prossimi cinque anni.Questo campo non solo crea un gran numero di posti di lavoro dalle fattorie ai laboratori, ma fornisce anche nuovi percorsi alla crescita economica per i paesi in via di sviluppo.Le proprietà negative al carbonio o neutrali di prodotti a base di funghi li rendono una scelta sostenibile per prodotti fossili alternativi con grandi benefici ambientali ed economici.

La coltivazione dei funghi si è sviluppata in un'industria multimiliardaria in tutto il mondo, con importanti varietà tra cui Agaricus bisporus, funghi di ostriche, funghi shiitake e funghi Enoki.Le moderne tecniche di coltivazione si basano su ambienti controllati, formulazioni precise a matrice e sistemi di produzione efficienti.

Caso pratico:

Una fattoria di funghi che ho visitato in Pennsylvania utilizza tecniche di agricoltura verticale, triplicando la resa in un ambiente completamente controllato.Hanno raggiunto un ciclo di produzione infinito durante tutto l'anno controllando accuratamente la temperatura, l'umidità e la concentrazione di anidride carbonica.

Punti tecnici:

-Controllo ambientale: gestione precisa della temperatura (da 15-25 ° C secondo varietà), umidità (85-95%), luce e ventilazione

Errori e soluzioni comuni:

I funghi hanno una lunga storia e una vasta gamma di applicazioni negli alimenti fermentati.Il lievito (Saccharomyces cerevisiae) viene utilizzato per la produzione di pane, birra, vino e bioetanolo; La muffa è coinvolta nella produzione di formaggio (blu, Carmenberg), salsa di soia, miso, tempeh e tofu fermentato.

Spiegazione scientifica:

La fermentazione è essenzialmente il processo attraverso il quale i funghi rompono la materia organica complessa in composti più semplici e più digeribili.Ad esempio, nella produzione di pane, il lievito converte gli zuccheri in anidride carbonica ed etanolo, che espande l'impasto e produce un sapore unico.

Competenze professionali:

Gli additivi alimentari prodotti dai funghi sono ovunque nella vita quotidiana:

Raccomandazione di esperti:

Prestare attenzione a questi ingredienti durante la lettura di etichette alimentari può aiutarti a capire la misura in cui la tecnologia fungina viene utilizzata negli alimenti trasformati.

Le proteine ​​miceliali (come i prodotti di marchio Quorn) sono realizzate da micelii fungini coltivati ​​fermentanti, con elevato contenuto di proteine ​​e trame simili a carne e sono diventate un prodotto importante nei mercati vegetariani e vegani.

Esperienza pratica:

La mia esperienza nell'esultare il micelio dei funghi di ostriche in laboratorio per realizzare carne a base vegetale mostra che il controllo della concentrazione di glucosio e i livelli disciolti di ossigeno è essenziale per ottenere una consistenza ideale.Le condizioni ottimali sono: la concentrazione di glucosio è 20 g/L e l'ossigeno disciolto rimane al 30-40%.

I funghi sono la principale fonte di enzimi industriali e ceppi come Aspergillus Niger, Aspergillus oryzae e Trichoderma reesei sono ampiamente utilizzati.Il mercato globale degli enzimi industriali vale per oltre 6 miliardi di dollari, di cui gli enzimi fungini rappresentano circa il 45%.

Cellulasi:

La cellulosa degradata è uno zucchero fermentabile e viene utilizzata nei biocarburanti (cellulosa etanolo), mangimi per animali, polpa e detergenti.Questa tecnologia aumenta il valore dei rifiuti agricoli (come la paglia) di 3-5 volte.

ligninasi:

Include laccase e perossidasi per lo sbiancamento della polpa (riduzione del cloro fino al 70%), biorisanamento, tessile e pretrattamento del biocarburanti.I funghi di marciume bianco mostrano competenze speciali in questo senso.

amilasi:

Converti l'amido in zuccheri e viene utilizzato in cottura, sciroppo di fruttosio ad alto contenuto di fruttosio, vinificazione e detergenti.

Protease:

Proteine ​​idrolizzate per l'uso in detergenti, trasformazione alimentare (cibo tenero alimentare, formaggio) e industrie in pelle.

Lipozyme:

Decomponi il grasso e usato nella produzione di detergenti, alimenti e biodiesel.

Suggerimenti rapidi:

I prodotti commerciali contenenti cellulasi possono essere aggiunti durante il compostaggio domestico per accelerare la decomposizione dei materiali di cellulosa del 30-50%.

Rispetto ai catalizzatori chimici, gli enzimi fungini presentano i vantaggi della produzione efficiente, dell'alta specificità, dell'ambiente e rinnovabile.La moderna tecnologia di fermentazione ha ridotto il costo della produzione di enzimi di oltre il 60% negli ultimi dieci anni.

La scoperta della penicillina (dal penicillium) ha cambiato la storia medica e gli antibiotici della fonte fungina come la cefalosporina (dall'apice cefalosporina) hanno ulteriormente ampliato il nostro arsenale di anti-infezione.

Background scientifico:

I funghi devono competere con i batteri nel loro ambiente naturale, evolvendo così potenti composti antibatterici.La scoperta di questi composti di solito coinvolge programmi di screening su larga scala, con una media di 10.000 ceppi fungini sottoposti a screening per scoprire un nuovo potenziale antibiotico.

I metaboliti fungini come la ciclosporina A (dai funghi del suolo) e il tacrolimus rendono il trapianto di organi una procedura medica di routine, riducendo notevolmente il rischio di rifiuto.

Statine come Lovastatin, originariamente presente nelle citazioni rosse e nel penicillium, sono ora una delle categorie di farmaci più vendute al mondo, impedendo milioni di eventi cardiovascolari ogni anno.

Paclitaxel era inizialmente isolato dal tasso del Pacifico e in seguito fu scoperto che alcuni funghi endofitici potevano anche produrre questo importante farmaco anticancro, che forniva la possibilità di produzione sostenibile.

I sistemi di espressione del lievito vengono utilizzati per produrre proteine ​​ricombinanti, come il vaccino contro l'epatite B. Il vantaggio dei funghi come piattaforma di produzione sono le loro proprietà eucariotiche e la loro capacità di eseguire complesse modifiche post-tradulazione.

Estratti fungini medicinali come Ganoderma Lucidum, Cordyceps sinensis e Maijing costituiscono un enorme mercato per i prodotti sanitari.Quando si sceglie questi prodotti, dovresti cercare certificazioni di terze parti per garantire qualità e purezza.

Raccomandazione di esperti:

Quando si acquistano integratori di funghi medicinali, controllare il contenuto beta-glucano sull'etichetta, che è uno degli indicatori chiave per misurare la qualità del prodotto.

Coltivando il micelio sui rifiuti agricoli, è possibile produrre una varietà di materiali solidi, che è una delle applicazioni fungine più innovative.

Area di applicazione:

Caso pratico:

La mia esperienza nello sviluppo di materiali di imballaggio miceliale con Ecovative ha dimostrato che la scelta della giusta matrice di rifiuti agricoli ha un impatto enorme sulle prestazioni del prodotto finale.Le bucce di riso offrono una maggiore durezza, mentre i trucioli di legno producono materiali più flessibili.

Analisi del vantaggio:

I materiali miceliali sono caratterizzati da sostenibilità, emissioni di carbonio negative, rapida crescita (stampaggio di 5-10 giorni) e modanature.

Guida fai -da -te:

Passaggi semplificati per la casa per creare materiale miceliale:

1. Scegli una matrice (fondi di caffè, paglia o patatine in legno)

2. Trattamento di sterilizzazione (vapore o autoclave)

3. Inoculare funghi commestibili

4. Coltivare a temperatura e umidità appropriate per 5-7 giorni

5. Pressatura calda e asciugatura

Le bioplastici a base di polisaccaride fungine sono alternative degradabili alle materie plastiche tradizionali, che possono essere decomposte in ambienti naturali da diversi mesi a due anni, molto più velocemente delle centinaia di anni di materie plastiche tradizionali.

I funghi di marciume bianco possono decomporsi una varietà di inquinanti, tra cui idrocarburi di petrolio (idrocarburi policiclici aromatici), pesticidi, erbicidi, coloranti industriali e persino alcune materie plastiche e inquinanti chimici.

Caso pratico:

In un sito industriale contaminato nel Minnesota, abbiamo usato funghi di marciume bianco per trattare gli IPA nel suolo e le concentrazioni di inquinanti sono diminuite dell'85% in sei mesi.

Alcune specie di funghi possono accumulare metalli pesanti e possono fungere da biosorbenti per pulire il terreno e l'acqua contaminati.Raccogliendo questi funghi, è efficace rimuovere i metalli pesanti dall'ambiente.

Avviso di sicurezza:

I funghi commestibili raccolti in aree contaminate possono contenere livelli pericolosi di metalli pesanti e devono essere testati in laboratorio prima di poter essere mangiati.

La ricerca dopo l'incidente di Chernobyl ha scoperto che alcuni funghi hanno una resistenza alle radiazioni e possono assorbire radionuclidi, che forniscono nuove idee per il controllo dell'inquinamento nucleare.

I funghi possono degradare gli inquinanti organici e avere significativi effetti di applicazione nei filtri biologici.Rispetto ai sistemi batterici, i sistemi fungini hanno migliori effetti terapeutici su alcuni contaminanti difficili da degradare.

L'inoculo micorrizico commerciale può migliorare significativamente la crescita delle piante ed è ampiamente utilizzato nella silvicoltura, nell'agricoltura e nell'orticoltura, che può migliorare il tasso di sopravvivenza delle piante del 20-40% e migliorare la resistenza allo stress.

I funghi abbattono la materia organica e rilasciano nutrienti e l'inoculazione del compostaggio di funghi specifici possono accelerare il processo di decomposizione e migliorare la qualità dei fertilizzanti.

I funghi patogeni degli insetti (come Leukobassia e Leukobassia) sono alternative efficaci ai pesticidi chimici, con forti caratteristiche mirate e rispettose dell'ambiente.

Guida all'applicazione:

Quando si utilizza la leucoproteina Whitefly per prevenire e trattare le mosche bianche e gli afidi, dovrebbe essere applicato la mattina presto o la sera per evitare forti raggi ultravioletti per ridurre la vitalità delle spore.

La ricerca in questo campo si sta sviluppando rapidamente quando alcuni funghi endofitici possono stimolare la crescita delle piante e migliorare la resistenza.

La paglia agricola e il letame degli animali possono essere utilizzati come substrati di coltivazione dei funghi per migliorare il valore e il riciclaggio dei rifiuti agricoli.

Gli enzimi fungini svolgono un ruolo chiave nella produzione di biocarburanti:

Sfida e prospettiva:

La sfida principale al momento è la competitività dei costi, ma con l'avanzamento tecnologico, si prevede che i biocarburanti fungini raggiungeranno la parità dei costi con i combustibili fossili entro 5-10 anni.

I funghi di lievito e filamentosi sono piattaforme eccellenti per l'espressione di proteine ​​esogene e sono usati per produrre enzimi industriali, proteine ​​farmacologiche e vaccini.I suoi vantaggi includono la capacità di modifica post-traslazionale del sistema eucariotico e la comodità della secrezione nel mezzo di coltura.

La tecnologia di editing genico rende l'ingegneria fungina più accurata e può essere utilizzata per aumentare i rendimenti, scoprire nuovi composti e ottimizzare i tratti.Gli approcci biologici sintetici consentono la progettazione di percorsi metabolici completamente nuovi.

Tecnologia di fermentazione ###

La fermentazione solida (tradizionalmente utilizzata in prodotti come la salsa di soia) e la fermentazione liquida (produzione su larga scala di enzimi e composti) hanno i loro vantaggi.Ottimizzare i media, le condizioni e i ceppi di coltura è la chiave per migliorare i rendimenti.

Competenze professionali:

Nella fermentazione su scala di laboratorio, il controllo dell'ossigeno disciolto è uno dei parametri più critici e l'impatto sulla resa dei metaboliti secondari può raggiungere oltre il 300%.

La ricerca sperimentale mostra che la rete di micelio ha capacità di elaborazione delle informazioni, che possono aprire nuove strade per lo sviluppo di computer biologici.

La risposta dei funghi a inquinanti e tossine può essere sviluppata come strumento di rilevamento biologico che è economico e altamente sensibile.

Scultura miceliale, mobili e moda stanno diventando una parte importante del movimento di design sostenibile.

La Stazione Spaziale Internazionale ha condotto con successo esperimenti di coltivazione dei funghi e i materiali di micelio sono anche considerati per gli studi di fattibilità della futura architettura marziana.

Opportunità di sviluppo ###

-Business di coltivazione dei funghi speciali (capitale di avvio su piccola scala di $ 5.000-20.000)

L'industria dei funghi è ampiamente utilizzata, coprendo quasi tutti i campi industriali, dal cibo ai materiali alla medicina.La produzione di enzimi, il biorisanamento e i materiali miceliali sono le aree in più rapida crescita con significativi vantaggi e vantaggi ambientali.I progressi tecnologici e la biologia sintetica stanno aprendo possibilità senza precedenti, con enormi benefici economici e ambientali.Dalle antiche tecnologie di fermentazione alla biotecnologia all'avanguardia, i funghi hanno dimostrato di essere un partner indispensabile e prezioso sulla strada dello sviluppo sostenibile degli esseri umani.

Che tu sia un imprenditore, ricercatore, appassionato o consumatore medio, ora è il momento migliore per partecipare alla bioeconomia fungina.Questo campo non solo offre opportunità commerciali, ma fornisce anche soluzioni pratiche per lo sviluppo sostenibile del nostro pianeta.