食物浪费是一个全球性问题，在从农场到食品制造商和家庭的整个食品生命周期中，每年约有13亿吨食物被浪费。

　　艾伦腊八粥

　　澳大利亚联邦大学管理学讲师

　　本杰明·马修·朗

　　澳大利亚联邦大学化学高级讲师

　　迪伦刘

　　澳大利亚联邦大学食品科学与可持续发展讲师

　　在整个食品供应链中，澳大利亚人每年浪费约760万吨食品。这使我们的经济每年损失约366亿澳元。

　　在最近发表在《生物资源技术报告》上的一项研究中，我们发现了一种利用食物垃圾制造一种被称为纳米纤维素的多功能材料的方法。特别是，我们使用了酸性乳清-一种重要的乳制品生产废料，通常难以处理。

　　纳米纤维素是一种生物聚合物，这意味着它是一种自然产生的长链糖。它具有非凡的特性——细菌纳米纤维素强度大，化学性质稳定，具有生物相容性，这意味着它对人体细胞无害。这使得它在包装、伤口治疗、药物输送或食品生产方面的应用具有很高的市场价值。

　　传统的制造纳米纤维素的方法可能很昂贵，使用大量的能量，需要很长时间。某些类型的纳米纤维素生产也使用化学过程，产生不需要的废物副产品。

　　相比之下，我们的新方法只使用食物垃圾和细菌和酵母的共生培养物(SCOBY)——你可能对康普茶的发酵剂很熟悉。我们的工艺成本低，能耗少，不产生废物。

　　我们使用了一种流动的废液，称为酸性乳清，来自澳大利亚墨尔本当地的一家奶酪制造商。在乳制品行业，尽管酸性乳清富含碳水化合物和蛋白质，但它经常被作为废水大量处理(仅澳大利亚每年就生产超过1亿升的酸性乳清)。这是因为由于乳酸含量高，很难加工成其他产品。

　　在加入关键成分SCOBY(从墨尔本康普茶公司获得)之前，我们对液体进行了热处理，并补充了糖和酵母提取物。

　　在我们的混合物发酵的四天里，细菌产生了漂浮在顶部的纳米纤维素材料。喜欢自酿康普茶的人可能对这种原始的纳米纤维素材料很熟悉——它形成一种漂浮的灰白色结构，叫做细胞膜。有些人已经把这种康普茶的副产品用作纯素皮革。)在我们的酸性乳清混合物上形成了类似的膜。

　　世界范围内对纳米纤维素的需求正在增长。2022年全球市场价值为4亿美元(合6亿澳元)，预计到2030年将增长到20亿美元(合31亿澳元)。从食物垃圾中产生的细菌纳米纤维素可以帮助满足这一需求。

　　这种增长部分是由于我们如何使用纳米纤维素代替石油基材料和其他不可再生材料，如包装。在其令人满意的特性中，纳米纤维素也是完全可生物降解的。

　　世界各地的制造商都在寻求可持续的原材料来源，以生产具有各种性能的复合材料。纳米纤维素很容易以这种方式定制。例如，向纳米纤维素中注入一种叫做甘油的化合物可以增强其柔韧性，使其更柔韧。作为一种食品安全材料，我们现在正在研究纳米纤维素作为“智能”包装，通过在纳米纤维素中注入指示，当食物不再安全食用时发出信号。

　　此外，使用单一食物垃圾来源(例如我们的例子中的酸性乳清)意味着我们可以生产高纯度的纳米纤维素，这是生物医学应用的理想选择，例如伤口敷料、药物复合和细胞培养。

　　循环经济试图尽量减少浪费，并尽可能延长产品的生命周期。我们的研究展示了一种有效的循环经济方法，可以将乳制品废物升级为可持续的纳米纤维素。

　　此外，我们生产的沉淀物残渣具有很高的营养价值，可能具有作为肥料或动物饲料的商业价值，而液体培养物可以在下一批中重复使用。

　　我们的研究仅限于实验室环境中的单一食物垃圾来源。未来的挑战将是将这种方法带出实验室，并将其扩展到商业用途。这将涉及从废物收集和运输到商业生产的整个价值链的一系列步骤。

　　我们还希望探索其他媒介，如混合食物垃圾。还需要进行更多的研究，研究如何将纳米纤维素最有效地定制用于各种应用，例如不同类型的食品包装。

　　总的来说，我们的概念验证研究证明了以可持续、环保的方式生产纳米纤维素的潜力——从食物垃圾到重要价值。

　　

　　作者不为任何公司或组织工作，咨询，拥有股份或从任何公司或组织获得资金，这些公司或组织将从本文中受益，并且除了他们的学术任命之外，他们没有透露任何相关的隶属关系。