06 Грибковые промышленные приложения и биотехнология

Глобальный рынок грибковой биотехнологии достиг десятков миллиардов долларов и, как ожидается, будет расти со скоростью 8-10% в год в течение следующих пяти лет.Эта область не только создает большое количество рабочих мест от ферм до лабораторий, но также обеспечивает новые пути к экономическому росту для развивающихся стран.Углеродистые или углеродно-нейтральные свойства продуктов на основе грибов делают их устойчивым выбором для альтернативных ископаемых продуктов с отличными экологическими и экономическими выгодами.

Культивирование грибов превратилось в многомиллиардную индустрию по всему миру, с основными разновидностями, включая агарикус биспору, устричные грибы, грибы шиитаке и грибы Enoki.Современные методы культивирования полагаются на контролируемые среды, точные составы матрицы и эффективные производственные системы.

Практический случай:

Грибная ферма, которую я посетил в Пенсильвании, использует методы вертикального сельского хозяйства, утроив урожайность в полностью контролируемой среде.Они достигли бесконечного производственного цикла в течение года, точно контролируя температуру, влажность и концентрацию углекислого газа.

Технические моменты:

-Контроль окружающей среды: точное управление температурой (от 15-25 ° C в зависимости от разнообразия), влажность (85-95%), свет и вентиляция

Общие ошибки и решения:

Грибы имеют долгую историю и широкий спектр применений в ферментированных продуктах.Дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) используются для производства хлеба, пива, вина и биоэтанола; Плесень участвует в производстве сыра (синий, карменберг), соевого соуса, мисо, темпе и ферментированного тофу.

Научное объяснение:

Ферментация - это, по сути, процесс, с помощью которого грибы разбивают сложное органическое вещество на более простые, более усвождаемые соединения.Например, при изготовлении хлеба дрожжи превращают сахар в углекислый газ и этанол, который расширяет тесто и создает уникальный вкус.

Профессиональные навыки:

Пищевые добавки, производимые грибами, повсюду в повседневной жизни:

Экспертная рекомендация:

Обращая внимание на эти ингредиенты при чтении пищевых ярлыков может помочь вам понять, в какой степени грибковые технологии используются в обработанных продуктах.

Мицелиальные белки (такие как продукты бренда Quorn) производятся с помощью ферментеров культивируемых грибковых мицелий, с высоким содержанием белка и мясными текстурами, и стали важным продуктом на вегетарианских и веганских рынках.

Практический опыт:

Мой опыт повышения грибного грибного гриба в лаборатории, чтобы сделать мясо на растительной основе, показывает, что контроль концентрации глюкозы и уровня растворенного кислорода имеет важное значение для получения идеальной текстуры.Оптимальные условия: концентрация глюкозы составляет 20 г/л, а растворенный кислород остается на уровне 30-40%.

Грибы являются основным источником промышленных ферментов, и штаммы, такие как Aspergillus Niger, Aspergillus oryzae и Trichoderma Reesei, широко используются.Глобальный рынок промышленных ферментов стоит более 6 миллиардов долларов США, из которых грибковые ферменты составляют около 45%.

Целлюлаза:

Деградированная целлюлоза представляет собой ферментируемый сахар и используется в биотопливе (целлюлоза этанол), кормления животных, целлюлозы и моющих средств.Эта технология увеличивает стоимость сельскохозяйственных отходов (таких как солома) в 3-5 раз.

Лигниназа:

Включает в себя лаккас и пероксидазу для отбеливания пульпы (уменьшение хлора на 70%), биоремедиацию, текстиль и предварительную обработку биотоплива.В этом отношении грибки белой гнили показывают особый опыт.

Амилаза:

Преобразовать крахмал в сахар и используется в выпечке, сиропе с высоким содержанием фруктозы, виноделия и моющих средств.

Протеаза:

Гидролизованные белки для использования в моющих средствах, пищевой промышленности (нежное мясо, сыр) и кожаная промышленность.

Липозим:

Разложить жир и используется в моющих средствах, продукции питания и биодизеле.

быстрые советы:

Коммерческие продукты, содержащие целлюлазу, могут быть добавлены во время компостирования домохозяйства для ускорения разложения целлюлозных материалов на 30-50%.

По сравнению с химическими катализаторами, грибные ферменты имеют преимущества эффективного производства, высокой специфичности, экологически чистых и возобновляемых.Современная технология ферментации снизила стоимость производства ферментов более чем на 60% за последнее десятилетие.

Открытие пенициллина (из Penicillium) изменило историю болезни, а грибковые источники антибиотики, такие как цефалоспорин (от вершины цефалоспорина), еще больше расширило наш арсенал противоинфекции.

Наука фон:

Грибы должны конкурировать с бактериями в их природной среде, тем самым развивая мощные антибактериальные соединения.Обнаружение этих соединений обычно включает в себя крупномасштабные программы скрининга, в среднем 10 000 грибковых штаммов, чтобы обнаружить новый потенциальный антибиотик.

Грибковые метаболиты, такие как циклоспорин А (из почвенных грибов) и такролимус, делают трансплантацию органов обычной медицинской процедурой, значительно снижая риск отторжения.

Такие статины, как Ловастатин, первоначально найденные в Red Cotes и Penicillium, теперь являются одной из самых продаваемых категорий лекарств в мире, предотвращая миллионы сердечно-сосудистых событий каждый год.

Паклитаксел был первоначально выделен из тихоокеанского тихоокеанского тихоокеанского индекса, а затем было обнаружено, что некоторые эндофитные грибы также могут создавать этот важный противораковый препарат, который обеспечил возможность устойчивого производства.

Системы экспрессии дрожжей используются для получения рекомбинантных белков, таких как вакцина против гепатита В. Преимущество грибов в качестве производственной платформы-их эукариотические свойства и их способность выполнять сложные модификации пост-трансляции.

Лекарственные грибковые экстракты, такие как Ganoderma Lucidum, Cordyceps Sinensis и Maijing, представляют собой огромный рынок для продуктов здравоохранения.При выборе этих продуктов вам следует искать сторонние сертификаты, чтобы обеспечить качество и чистоту.

Экспертная рекомендация:

При покупке добавок лекарственного гриба проверьте контент бета-глюкана на этикетке, который является одним из ключевых показателей для измерения качества продукта.

Культируя мицелий на сельскохозяйственных отходах, можно производить различные твердые материалы, которые являются одним из самых инновационных грибковых применений.

Область применения:

Практический случай:

Мой опыт в разработке материалов для упаковки мицелиальных упаковок с Ecovative показал, что выбор правильной матрицы сельскохозяйственных отходов оказывает огромное влияние на производительность конечного продукта.Рисовая шелуха обеспечивает более высокую твердость, в то время как древесная чипс производит больше гибких материалов.

Анализ преимуществ:

Миоцелиальные материалы характеризуются устойчивостью, негативными выбросами углерода, быстрым ростом (5-10-дневным литьем) и литьем.

DIY Guide:

Упрощенные шаги для домашнего изготовления материала мицелия:

1. Выберите матрицу (кофейная гуля, соломенная или деревянная щепа)

2. Лечение стерилизации (пара или автоклав)

3. Инокулировать съедобные грибы

4. Выращивайте при соответствующей температуре и влажности в течение 5-7 дней

5. Горячая нажатие и сушка

Грибковые полисахаридные биопластики являются разлагаемыми альтернативами традиционным пластмассам, которые могут быть разложены в естественной среде от нескольких месяцев до двух лет, намного быстрее, чем сотни лет традиционных пластиков.

Грибы из белой гнили могут разложить различные загрязняющие вещества, в том числе нефтяные углеводороды (полициклические ароматические углеводороды), пестициды, гербициды, промышленные красители и даже некоторые пластики и химические загрязнители.

Практический случай:

На загрязненной промышленной площадке в Миннесоте мы использовали грибы из белых гнилей для лечения ПАУ в почве, а концентрации загрязняющих веществ снизились на 85% за шесть месяцев.

Некоторые виды грибов могут накапливать тяжелые металлы и могут действовать как биосорбенты для очистки загрязненной почвы и воды.Сбор этих грибов, он эффективен удалять тяжелые металлы из окружающей среды.

Предупреждение о безопасности:

Съедобные грибы, собранные в загрязненных областях, могут содержать опасные уровни тяжелых металлов и должны быть проверены в лаборатории, прежде чем их можно будет съедать.

Исследования после аварии Чернобыла показали, что определенные грибы обладают радиационной сопротивлением и могут поглощать радионуклиды, что обеспечивает новые идеи для контроля загрязнения ядерного загрязнения.

Грибы могут разрушать органические загрязнители и оказывать значительное воздействие на применение в биологических фильтрах.По сравнению с бактериальными системами грибковые системы оказывают лучшее влияние на лечение на определенные загрязняющие вещества с трудом для извлечения.

Коммерческий инокулят микориза может значительно улучшить рост растений и широко используется в лесном хозяйстве, сельском хозяйстве и садоводстве, что может улучшить выживаемость растений на 20-40% и повысить устойчивость к стрессу.

Грибки разбивают органические вещества и высвобождение питательных веществ, а компостирование прививки определенных грибов может ускорить процесс разложения и улучшить качество удобрений.

Патогенные грибы насекомых (такие как лейкобассия и лейкобассия) являются эффективными альтернативами химических пестицидов с сильными целевыми и экологически чистыми характеристиками.

Руководство по применению:

При использовании лейкопротеина белокрыт для предотвращения и лечения белости и тлей его следует применяться рано утром или вечером, чтобы избежать сильных ультрафиолетовых лучей, чтобы уменьшить жизнеспособность спор.

Исследования в этой области быстро развиваются, когда определенные эндофитные грибы могут стимулировать рост растений и повысить устойчивость.

Сельскохозяйственная соломинка и навоз животных могут использоваться в качестве субстратов выращивания грибов для повышения стоимости и утилизации сельскохозяйственных отходов.

Грибковые ферменты играют ключевую роль в производстве биотоплива:

Задача и перспектива:

Основной задачей в настоящее время является конкурентоспособность затрат, но с технологическим прогрессом, как ожидается, биотопливо грибкости достигнет паритета затрат при ископаемом топливе в течение 5-10 лет.

Дрожжи и нитчатые грибы являются отличными платформами для экспрессии экзогенных белков и используются для производства промышленных ферментов, лекарственных белков и вакцин.Его преимущества включают посттрансляционную способность модификации эукариотической системы и удобство секреции в культуральную среду.

Технология редактирования генов делает грибковую инженерию более точной и может использоваться для увеличения урожайности, обнаружения новых соединений и оптимизации черт.Синтетические биологические подходы позволяют проектировать совершенно новые метаболические пути.

Твердое ферментация (традиционно используется в таких продуктах, как соевый соус) и жидкая ферментация (крупномасштабное производство ферментов и соединений) имеют свои преимущества.Оптимизация культурных сред, условий и штаммов является ключом к повышению урожайности.

Профессиональные навыки:

При ферментации лабораторного масштаба контроль растворенного кислорода является одним из наиболее важных параметров, и влияние на выход вторичных метаболитов может достигать более 300%.

Экспериментальные исследования показывают, что сеть Mycelium имеет возможности обработки информации, что может открыть новые возможности для разработки биологических компьютеров.

Реакция грибов на загрязняющие вещества и токсины может быть разработана в качестве инструмента биологического обнаружения, который является недорогим и очень чувствительным.

Мицелиальная скульптура, мебель и мода становятся важной частью устойчивого дизайнерского движения.

Международная космическая станция успешно проводила эксперименты по выращиванию грибов, а материалы мицелий также рассматриваются для технико -экономических обоснования будущей марсианской архитектуры.

-Специализированный бизнес по выращиванию грибов (мелкий стартовый капитал в размере 5000-20 000 долл. США)

Грибки широко используются, охватывая почти все промышленные площадки, от продуктов питания до материалов до медицины.Производство ферментов, биоремедиация и мицелий являются самыми быстрорастущими областями со значительной устойчивостью и экологическими преимуществами.Технологические достижения и синтетическая биология открывают беспрецедентные возможности с огромными экономическими и экологическими выгодами.От древних технологий ферментации до передовых биотехнологий, грибы оказались незаменимым и ценным партнером по пути устойчивого развития людей.

Независимо от того, являетесь ли вы предпринимателем, исследователем, энтузиастом или средним потребителем, в настоящее время лучшее время для участия в биоэкономике грибов.Эта область не только предоставляет возможности для бизнеса, но и предоставляет практические решения для устойчивого развития нашей планеты.