Hvordan Nigeria kan forvandle sit enorme cashew-affald til værdifuld citronsyre

Nigeria - den sjettestørste producent af cashewnødder globalt - eksporterer mere end 80% af sine rå cashewnødder primært til Vietman og Indien, hvor de forarbejdes til forskellige forbrugerprodukter såsom smør, fødevarer og kosmetiske ingredienser.

Men Afrikas mest folkerige nation kan trække mere økonomisk værdi ud af cashewnødder ved at bruge deres affald til at producere citronsyre.

Cashewnødder er et tropisk træ, der dyrkes for sin frugt (cashewnød) og pseudofrugt (cashewæble). Nødden er hovedårsagen til at plante cashewnødder - den er meget nærende. Den kødfulde "æble"-del giver en juice, som er høj i vitaminer og mineraler.

Men saften er også høj i anti-næringsstoffer. Det er forbindelser, der forhindrer kroppen i at optage næringsstoffer. De gør også juicen mindre velsmagende. På grund af dette kasseres cashewæbler for det meste.

Æblekødet, skallen og væsken fra skallen er alt sammen spildt eller underudnyttet. Alligevel er disse værdifulde materialer, og de kan forbedres med bioteknologi.

Vi har arbejdet med potentialet i at producere citronsyre fra cashewjuice. Det var den første global indsats for at producere citronsyre fra cashewjuice. Citronsyre er meget brugt til at konservere blod, lægemidler og forarbejdede fødevarer og drikkevarer. Dens globale værdi forventes at nå 4 milliarder USD i 2027.

Vi brugte cashewnødder fra Ogbomoso i det sydvestlige Nigeria, et område, der producerer nogle af de bedste cashewnødder i Nigeria.

Cashewnødder i Nigeria

Nigeria høster i øjeblikket 200.000 til 240.000 tons rå cashewnødder hvert år, hvoraf omkring 85% eksporteres. Nigeria er ikke anderledes end andre afrikanske lande, der eksporterer størstedelen af ​​deres produktion som rå cashewnødder.

Afrika er med en produktion på 2.334.405 tons verdens største producent og eksportør af rå cashewnødder, der tegner sig for mere end 50 % af produktionen. Mellem 2000 og 2018 blev verdenshandelen med rå cashewnødder mere end fordoblet til 2,1 millioner tons, og afrikanske producenter – ledet af Côte d'Ivoire – tegnede sig for næsten to tredjedele af væksten. I 2020 var handelen med cashewnødder værd 6,87 milliarder USD.

Cashew-avl bidrager årligt med omkring N24 milliarder (ca. US$58 millioner) til den nigerianske økonomi. Den beskæftiger mere end 600.000 mennesker.

Sektoren kunne gøre mere. Vores arbejde viser, at citronsyre kan fremstilles af cashew æblejuice, som er rigeligt i Nigeria. Indenlandsk produktion vil spare Nigeria for 31 millioner USD om året i udenlandsk valuta baseret på import af citronsyre i 2020.

Nigeria kan producere citronsyre fra cashew æblejuice ved at bruge bioteknologi - videnskaben om at bruge biologiske processer til at producere værdifulde materialer og tjenester. For eksempel bruger mennesket nogle bakterier til at omdanne mælk til yoghurt. Gær bruges til at producere brød via bioteknologi. Bioteknologiske produkter blev vurderet til 752,88 milliarder USD i 2020 med en forventet vækst på 15,83 % for 2021-2028.

Cashew-affald kan også omdannes til rigdom ved at skabe nye produkter. For eksempel producerer cashewnøddeskalvæske kemikalier, der kan bruges til fremstilling af maling, lak, landbrugskemikalier og medicin. Skal og papirmasse bruges gennem bioteknologi til at producere dyrefoder og bioethanol. Bioteknologi kan også forvandle juice til drikkevarer og ethanol.

Citronsyre fra cashewnødder

I vores bestræbelser på at tilføre værdi til cashewnødder fokuserede vi på den underudnyttede cashewæblejuice og havde til formål at teste muligheden for at producere citronsyre ud fra juicen.

Efterspørgslen efter citronsyre vokser på grund af dens anvendelighed i fødevare-, medicinal- og kosmetikindustrien. Nye kilder til næringsstoffer er nødvendige for at dyrke mikroorganismer, der producerer citronsyre.

Næringsstoffer i cashewjuice og frugtkød understøtter væksten af ​​mikroorganismer.

Vi brugte cashew æblejuice til at dyrke sort skimmel til at producere citronsyre for første gang globalt. Sortskimmel er en svamp, der er vidt udbredt i miljøet. Den producerer sorte sporer, når den vokser. Det er videnskabeligt kendt som Aspergillus niger .

Skimmelsvampen vokser på simple og billige materialer. Det har været brugt til at fremstille citronsyre siden 1919. Det bruges til at fremstille forskellige produkter, herunder enzymer, proteiner og dyrefoder. Det fejres som en mikroorganisme, der har ydet enorme bidrag til bioteknologien i 100 år.

Den bedste, lokale sorte skimmelsvamp indtog saften til at producere citronsyre i store mængder. Den producerede 92,8 g citronsyre pr. liter juice efter 10 dages vækst. Udbyttet anses for meget højt sammenlignet med dem, der tidligere blev rapporteret.

Vi brugte citronsyren til at koagulere sojamælk til at lave ost. Citronsyre bruges som koagulant ved fremstilling af ost. Vi bad et panel om at teste kvaliteten af ​​osten. De fandt ud af, at sojaosten havde bedre egenskaber end dem, der produceres lokalt ved hjælp af fermenteret majs. Disse omfatter bedre farve, tekstur, smag og fasthed.

Vi brugte derefter videnskabelige teknikker til at øge produktionen af ​​citronsyre. Vi manipulerede vækstbetingelserne for skimmelsvampen og anvendte nanomaterialer i dens ernæring i denne henseende. Det var den første rapport globalt, der øgede produktionen af ​​citronsyre ved at anvende nanoteknologi.

På forskellige tidspunkter brugte vi fire teknikker til at forbedre formens kapacitet. Disse omfatter opnåelse af højtydende skimmelsvamp ved udsættelse for stråling. Derefter tilsatte vi sukker til saften for at studere dens effekt på udbyttet af citronsyre. Vi evaluerede tilsætningen af ​​zinkoxidnanopartikler på citronsyreproduktionen. Til sidst bestemte vi de bedste vækstbetingelser for at understøtte citronsyreproduktionen af ​​vores skimmelsvamp.

Disse bestræbelser øgede citronsyreproduktionen af ​​formen i cashewjuice med omkring 2,38 til 11,98 gange den oprindelige produktion. For eksempel gav tilsætning af zinkoxidnanopartikler et udbytte på 34,62% ​​citronsyre pr. dag. De bedste vækstbetingelser gav 92,61 % citronsyre pr. dag. Disse resultater viste, at vi kan forbedre produktiviteten af ​​skimmelsvampen for at øge den kommercielle produktion af citronsyre.

Gå fremad

Storskalaproduktion af citronsyre ved hjælp af cashew æblejuice kunne opnå flere fordele. Det kunne:

• tilføje værdi til cashew-avl og øge indkomsten fra plantning af afgrøden
• reducer de miljømæssige gener ved bortskaffelse af cashewæble
• forbedre Nigerias potentiale til at producere citronsyre lokalt
• boost økonomien og spar valutareserver.