Valorització de subproductes de la indústria de begudes vegetals com a medi de cultiu per la producció de proteïnes unicel·lulars

Abstract

Segons les xifres de la Unió Europea (UE), es generen 88 milions de tones a l'any de residus alimentaris que suposen un 20% dels aliments produïts. D'aquests 88 milions, un 19% prové del processament de productes. Per intervenir en aquest problema i trobar una solució per reduir els residus del processament de productes s'ha identificat un sector de la indústria emergent com són les begudes vegetals amb uns subproductes rics en matèria orgànica. Alhora, els Bacteris Porpra No Sulfurosos (PNSB, en anglés Purple Non-Sulphur Bacteria ) són capaços de degradar àcids orgànics amb molta facilitat i produir Proteïna Unicel·lular o SCP (Single Cell Proteïn). Els PNSB constitueixen un grup altament heterogeni on la seva principal característica és l'habilitat per fer fotosíntesi anoxigènica o foto-fermentació, ja que tots els membres del grup PNSB poden sobreviure en absència d'oxigen quan hi ha una font de llum disponible o amb presència d'oxigen. Inicialment, en aquest projecte s’ha avaluat diferents medis de cultiu potencials per al creixement del bacteri C ereibacter Sphaeroides , pertanyent a PNSB, a base de subproductes de la indústria de les begudes vegetals . S’han determinat l’ input i l’ output de cada batch i s’han analitzat els nutrients essencials per donar resposta als resultats obtinguts. A més. s’observa una productivitat i una producció proteïna estadísticament igual substituint el 50% del medi sintètic amb extractes del subproducte de soja i de diferents cereals de la indústria. També s’ha aconseguit fer créixer el bacteri en un medi amb un 95% de subproducte i només suplementant amb un 5% d’àcids orgànics. D'aquesta manera, reduïm no només els subproductes del segon sector que més residus genera a nivell europeu, sinó que també reduïm els costos de producció de proteïna alternativa com a mínim a la meitat. Paraules clau: Aprofitament de subproductes, Bioprocés anaerobic, Cereibacter sphaeroides, Economia circular, PNSB, Proteïnes Alternatives.

According to the European Union (EU), 88 million tonnes of food waste are generated each year, which accounts for 20% of the food produced. Of these 88 million tonnes, 19% comes from product processing. To address this issue and find a solution to reduce waste from product processing, an emerging sector in the industry has been identified, such as plant-based beverages, which generate organic-rich waste. At the same time, Purple Non-Sulphur Bacteria (PNSB) are capable of easily degrading organic acids and producing Single Cell Protein (SCP). They constitute a highly heterogeneous group, and their main characteristic is the ability to perform anoxygenic photosynthesis or photo-fermentation. All members of the PNSB group can survive in the absence of oxygen when a light source is available or in the presence of oxygen without performing photosynthesis. Thus, this project has used by-products from the plant-based beverage industry to cultivate C ereibacter Sphaeroides , where similar protein productivity and production have been observed by replacing 50% of the synthetic medium with extracts from soybean waste and different cereal waste from the industry. We have also achieved bacterial growth in a medium containing 95% by-products and only supplemented with 5% organic acids. Analytical methods have been used to determine the concentrations of Nitrogen, Ammonia, Phosphorus, Carbon, and protein in the input and output of each batch. Additionally, the growth rate has been determined, and a comparison has been made between the different variables of the culture medium and the reference medium, considering all the measured parameters such as productivity, percentage of protein produced, Nitrogen removal, COD removal, turbidity, pH. In this way, we not only reduce waste from the second highest waste-generating sector in Europe but also cut alternative protein production costs by at least half. Keywords: Alternative Proteins, Anaerobic bioprocess, By-products utilization, Cereibacter sphaeroides , Circular economy, PNSB.