Forskere udvikler en bæredygtig måde at udvinde kitin fra rejeskaller ved at gære det med frugtaffald

Forskere ved Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har udviklet en grøn måde at skabe kitin på, ved at bruge to former for madaffald – rejeskaller og kasseret frugt – og fermentere dem.

Chitin tjener en bred vifte af anvendelser i fødevareindustrien, såsom madfortykningsmidler og stabilisatorer, og som antimikrobiel fødevareemballage.

NTU-metoden er mere bæredygtig end nuværende tilgange, der kemisk udvinder kitin fra havaffald, hvilket er dyrt, forbruger store mængder energi og fører til kemiske biprodukter, der kan udledes i industrispildevand.

Seks til otte millioner tons krebsdyrsaffald genereres årligt rundt om i verden, med 45 til 60 % af rejeskallerne kasseret som forarbejdningsbiprodukter.

Professor William Chen, direktør for Fødevarevidenskab og Teknologi-uddannelsen på NTU, hvem ledede forskningen, sagde, "Den enorme mængde rejeaffald har vakt industriel interesse, da det er en rigelig kilde til kitin. der er et problem i ekstraktionsmetoden, som både er uholdbart og skadeligt for miljøet.

"Vores nye metode tager krebsdyrsaffald og kasseret frugtaffald og bruger naturlige fermenteringsprocesser til at udvinde kitin. Dette er ikke kun omkostningseffektivt, men også miljøvenlig og bæredygtig, og hjælper med at reducere det samlede spild, " sagde prof Chen.

Holdets resultater blev offentliggjort i peer-reviewed tidsskrift AMB Express i januar 2020.

NTU-holdet testede ti kilder til almindeligt frugtaffald, såsom hvide og røde druepresserester, mango- og æbleskræller, og ananaskerner, i forskellige gæringsforsøg. De fandt ud af, at frugtaffald indeholdt nok sukkerindhold til at drive gæringsprocessen, der nedbryder rejeskallerne til kitin.

De brugte 'røntgendiffraktion'-teknik til at bestemme den atomare og molekylære struktur af kitinet, der blev skabt ved hjælp af den nye metode, og dets renhedsniveau blev målt ved hjælp af et 'krystallinitetsindeks'. De ekstraherede rå kitinprøver fra rejeskaller fermenteret med frugtaffald gav et krystallinitetsindeks på 98,16 %, som sammenlignet med kommercielle kitinprøver med et indeks på 87,56 %. Gæringsprocessen ved hjælp af sukkerindholdet fra frugtaffaldet producerede kitin af højere kvalitet end det kommercielle.

Prof Chen sagde, "Vores forskning har ikke kun ført til kitin af højere kvalitet, men også en mere bæredygtig og miljøvenlig proces. Mens de forskellige typer frugtaffald gav gode resultater, sukkeret fra presserester af røde druer havde den bedste ydeevne. Dette er også en omkostningseffektiv metode til operationer i industriskala, som kunne være af potentiel interesse for vingårde, der ønsker at reducere og upcycle deres affald."

"Denne forskning gentager også NTU's translationelle forskningsfokus, som har til formål at udvikle bæredygtige innovationer, der gavner samfundet og industrien og skaber en grønnere fremtid."

Loo Yuen Meng, Administrerende direktør for Integrated Aqua Singapore Pte. Ltd., som ikke var involveret i undersøgelsen, sagde, "De seneste innovationer udviklet af prof William Chen fra Food Science and Technology-programmet på NTU, er et glimrende eksempel på, hvordan ekspertisen fra et højere læreanstalt kan anvendes til at forbedre fødevareindustriens driftseffektivitet og samtidig reducere fødevarespild. Gennem en simpel gæringsproces, det højværdikitin og chitosan, der udvindes fra rejeskallerne, er miljøvenlige, og produkterne kan genkobles tilbage til fødevareindustrien."

Ved at lade kitin gennemgå yderligere fermenteringsstadier fandt NTU-forskerholdet også ud af, at de kunne fermentere det yderligere til chitosan, som kan bruges som vækstfremmer i plantegødning, eller som et kontrolleret lægemiddelleveringssystem i farmaceutiske behandlinger.

NTU-teamet udforsker nu måder at bruge chitosan til at forbedre tidligere forskningsinnovationer, såsom fødevareemballage, der er skabt ved hjælp af sojabønnerester eller Okara. Dette kan potentielt føre til udviklingen af ​​en mere holdbar cellulosefilm med antimikrobielle og antibakterielle egenskaber.