在最近发表在《杂志》上的论文中生物资源技术，研究人员回顾了绿色经济学概念与生物表面活性剂及其相关应用的有益生产的整合。还探讨了其表征，制造和分类的进步。
学习：可持续生物表面活性剂生产的绿色经济概念的整合 - 评论。图片来源：Chadchai Krisadapong/Shutterstock.com
背景
由于耕地的扩大，采用了绿色技术以及人口增长，在过去的50年中，农业生产率增加了两倍。农业负责人为24％的人为全球温室气体（GHG）排放量，而全球70％的排放量。尽管全球变暖和气候变化是温室气体排放带来的威胁，但一个国家的发展程度，人口规模和农业食品废物量之间似乎存在很大的相关性。
一种基于生物的循环经济来生产生物表面活性剂，将从整合农业工业生态系统和使用绿色技术的能力中出现。值得注意的是，生物表面活性剂的开发可以支持增加生物量的增值和环保制造。此外，尝试增强生物表面活性剂产量的尝试改变了生物处理，并利用食物废料作为低成本原料来生产生物表面活性剂。在这篇综述中，该小组强调了使用基于农业的废物和有能力的微生物作为原料的食品/健康级生物表面活性剂合成的表征和进步。
与绿色经济融合
表面活性剂是具有多种特性和功能的化合物，例如表面张力，乳化，胶束产生和油位移的降低。生物表面活性剂可生物降解，环境兼容且无毒。综合方法将保证社会经济和产品生命周期评估以及微生物优化。
为了生产无毒素的表面活性剂，当前的研究集中在使用转基因或非致病细菌上。减少CO2通过产生废物原料的生物表面活性剂来实现排放。油棕炼油厂和动物脂肪水解产物废物是两个农业浪费的例子，它们是可用于生产生物表面活性剂的合适原料。利用源自农业食品废物的底物不仅促进了环境废物管理，而且降低了生物表面活性剂产量的成本。
生物表面活性剂生产策略
重要的生产参数包括发酵条件，微生物类型，生物处理和生长底物。食品和健康级生物表面活性剂酿酒酵母和乳杆菌菌株是安全的。结果，在实验室尺度下游过程中，将戊醇替代氯仿，乙醇或乙酸乙酯等有机溶剂可能更具成本效益。
代谢工程，一种修饰表面活性剂分子结构的方法，例如糖部分，脂肪酸尾巴，乳酸化和乙酰化，可用于增强对生物表面活性剂合成的废物。可以通过遗传调节和修饰来实现最佳的生物表面活性剂的产生。这可能涉及应变优化，这需要扩大生物表面活性剂生产商的底物利用率范围，以使其以前无法吸收的营养源成功菌株生长。此外，内部工程过程包括引入关键基因，具有优化的机器学习技术，改进的提取和多运动建模。
表征有效生物表面活性剂合成剂的策略包括张力法和乳化活性过程。基于序列的方法，具有生物学上的高级支持生物表面活性剂的丰富合成。此外，下一代测序技术和降低研究成本的改进已经进行了宏基因组分析。尽管宏基因组学方法对于鉴定微生物很有用，但在识别功能基因方面却无效。因此，将转录组学与宏基因组学相结合有助于理解基因活性。
分类和适用性
抗生物膜，抗炎，抗肿瘤，抗氧化剂，稳定和乳化作用存在于健康级生物表面活性剂中。由于其对人类健康和无毒性的有益特征，生物表面活性剂具有不同的应用和消费形式。卫生部门中使用的生物表面活性剂具有免疫调节，抗菌和抗粘附特性。
此外，为了治疗污染的土壤，增强幼苗生育能力，减少植物疾病并增加植物和微生物的养分利用率，已利用从基于生物的废物中合成的生物表面活性剂。为了产生经济和商业上可行的生物表面活性剂并减少废物量，低成本的农业垃圾原料是必不可少的。因此，生物表面活性剂在陆地环境中的应用可以增加植物的生长，植物激素的产生，疾病和耐药性以及微量营养素的摄取。
但是，尽管对健康级和环保生物表面活性剂的需求增加，但高原料和下游过程成本仍导致产量有限。某些生产组件可能会更改以降低设施依赖性成本，特别是通过用农业食品浪费代替传统的基材来改变生物处理的经济性。生物表面活性剂的产生可以通过结合最先进的生物技术方法，合适的原料和能力的微生物来进一步优化，因为生物表面活性剂的体积通常依赖于底物和使用的生物处理方法。
结论
总体而言，通过减少食物浪费，再利用和回收利用可持续生物表面活性剂的产量量需要综合的绿色经济生物处理。由于源自食物或农业垃圾的可持续性，可以增强安全可负担的生物表面活性剂的供应，从而使环境管理受益。
据作者说，健康级生物表面活性剂生产的未来研究前景应包括提高资源效率的努力，开发更好的管理替代方案，以保护和保护可再生的自然资源，采用新颖的策略来支持可持续和韧性的农业，并确保有效和负责任的治理机制。
来源
Linda Mgbechidinma，C.，等。生物资源技术（2022），doi：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.128021
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