科学家设法将各种食品加工废料转化为有利可图的化合物

科学家设法将各种食品加工废料转化为有利可图的化合物科学家们在估计食品加工废物的最佳大规模用途方面迈出了第一步，首先分析其内容，并根据这些发现提出生产机会，从可持续燃料、沼气和电力到有用的化学品和有机肥料。这项工作被称为"价值化"，或确定"在其他方面没有价值，甚至对公司来说是一种资源消耗的东西的潜在价值--当你不得不花钱来处理它时，"该研究的高级作者、俄亥俄州立大学园艺和作物科学以及食品、农业和生物工程教授卡特里娜-科尼什说。"生物经济正作为一个话题变得更加普遍。在这种情况下，不要摆脱食物垃圾--从它身上赚点钱，"科尼什说，他也是俄亥俄州生物新兴材料的研究学者。"在这里，我们正在为那些想知道'我可以用这些东西做什么'的食品制造商建立基础模型。我们的流程图为他们指引了一个具体的方向，防止他们浪费时间去尝试我们知道不会成功的东西。"这项研究最近在线发表在《总体环境科学》杂志上。在美国每年丢弃的800亿磅食物中，约有2%归因于食品制造和加工--食物垃圾中的固体被送往填埋场或堆肥，而液体则被倒入下水道。在这项研究中，研究人员总共收集了46个废物样本，其中14个来自俄亥俄州的大型食品加工公司，并将它们分为四大类：蔬菜、富含脂肪、工业污泥和淀粉。然后，他们对样本内容的物理和化学特性进行了描述，并测试了一些他们认为是发酵成平台化学品丙酮的良好候选者的淀粉类废物。从总体上看，一种废物类型的能量密度（基于热值）和碳氮比是决定其再利用潜力的主要因素。例如，脂肪类废物和矿物类废物可以通过厌氧消化产生沼气，而大豆废物具有足够的能量密度，可用于生产生物柴油。低热值的蔬菜垃圾对于能源生产来说不是很好，但它们是丰富的黄酮类化合物、抗氧化剂和色素的有机来源，可以被提取并用于促进健康的化合物。基于对纤维和矿物质丰富的废物的分析，科尼什的实验室开发了一种方法，将来自俄亥俄州食品生产商的蛋壳和番茄皮变成橡胶产品的填充物，例如，部分取代轮胎中基于石油的炭黑。"我们将这项工作与环境保护署的目标相一致，即到2030年减少50%的食物损失和浪费，"第一作者BeenishSaba说，他是俄亥俄州食品、农业和生物工程的博士后研究员。"那么，如何才能减少这种浪费？价值化是一种方法。在俄亥俄州，正在种植的玉米可以转化为生物燃料、丙酮和丁醇，在这里，我们已经确定了其他已经可以作为废物的来源，你也可以转化为这些产品。"拟议的转换技术需要能源来运作，也会产生一些二次废物，但价值化模型为进一步的"从摇篮到坟墓"的分析奠定了基础，这将有助于量化大规模减少食品-和其他行业-废物的环境效益。研究人员说，虽然这项研究是一个起点，但它最好能激励食品生产商考虑从目前被视为垃圾的废品中制造出一些东西的可能性。"我们希望发生的是，食品生产者将实际审视他们的成本和他们的足迹，看看哪种方法对他们的特定废物最有效--哪种方法在经济上的负面影响最小，最好是有利可图，而且还能将任何碳足迹降至最低，"科尼什说。"就全球变暖而言，任何可以被估价的废物都对全球变暖有直接影响，因为它对排放和生态系统有直接影响。这都是为了提高能源安全，降低食物垃圾管理的财政和环境影响，如果你的废物有足够的价值，你可以用它做一些事情，防止它进入垃圾填埋场，这真是一件好事。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346403.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346403.htm

科学家以前所未有的速度发现30种新的天然化合物

科学家以前所未有的速度发现30种新的天然化合物然而，据伊利诺伊大学约翰和玛格丽特-维特化学教授道格-米切尔（MMG）称，与这些生物体通过利用它们所拥有的遗传途径能够生产的化合物数量相比，这一点微不足道。"这只是冰山一角，"米切尔说。"在我们今天所知道的已知分子与自然界有能力生产的分子之间存在着差距。至少是100比1。"核糖体产生和翻译后修饰的肽，或简称"RiPPs"是一种天然产品，已成为抗生素的一个流行来源。获取RiPPs的传统方法很费力，包括将每个基因插入模型生物体，如大肠杆菌，一次一个观察它产生什么化合物。然而，在最近的一项研究中，研究人员利用伊利诺伊州先进生物制造生物中心，能够以前所未有的速度和规模找到并描述新的RiPPs，这是卡尔-R-沃斯基因组生物学研究所的一项重要联合工作的成果。iBioFAB是一个实验室自动化系统，可以一次从数百个基因中分析和创建许多合成基因途径，这项任务通常需要众多研究人员和更多时间来完成。这项研究是米切尔的实验室、赵惠民（BSD/GSE负责人/CABBI/CGD/MMG）的实验室、StevenL.Miller化学和生物分子工程主席、WilfredvanderDonk（MMG）的实验室、RichardE.Heckert化学捐赠主席和HowardHughes医学研究所研究员之间的合作。在伊利诺伊大学厄巴纳·香槟分校大规模合作的一篇新论文中，研究人员能够以前所未有的速度和规模，利用伊利诺伊大学先进生物制造的生物基金会，发现并描述新的核糖体合成和翻译后修饰的肽（RiPPs）。资料来源：伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校卡尔-R-沃斯基因组生物学研究所三位共同第一作者，Mitchell实验室四年级博士生AlexBattiste、Zhao实验室五年级博士生ChengyouShi和vanderDonk实验室博士后RichardAyikpoe描述了他们如何在各自的实验室领导该项目的一部分。Shi的团队准备了合成基因，然后使用iBioFAB与一个名为RODEO的基因组挖掘程序集成，将它们组装成候选路径，或基因集群。然后，不同类别的基因簇被交给Battiste和Ayikpoe的团队，以测试哪些途径具有功能性并可能在大肠杆菌中产生新的RiPPs。任何显示出抗生素活性的RiPPs结构都由Ayikpoe的团队进行了详细描述。高通量技术允许一次性测试由大约400个基因组成的96条途径，产生了30种新化合物。"与传统的RiPP发现方法相比，我们的平台在许多方面都具有可扩展性和高通量性，从生物合成基因簇的识别、克隆、生产，以及检测和表征，"Shi说。"我想说，这是第一个用于大规模发现RiPP的平台。"在发现的新化合物中，有三个被发现具有抗菌特性。当对肺炎克雷伯氏菌（Klebsiellapneumoniae）进行测试时，发现新发现的抗菌性RiPPs能够有效地杀死这种危险的细菌。研究人员说，这可能是发现对目前抗生素药物有抗药性的细菌有效的化合物的一个新途径。"我们发现三种RiPPs对已知涉及医院获得性感染的病原体具有抗菌性，包括克雷伯氏菌，"Ayikpoe说。"这项研究表明，通过使用这个平台扩大我们可以一次性筛选的生物合成基因簇的数量，我们更有可能发现可能具有治疗作用的抗微生物化合物。"这篇论文的目标有两个：展示高通量技术快速构建和测试新的RiPPs的基因簇的能力，同时也强调在IGB内实现的那种大规模合作项目。了解更多：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33890-w...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333095.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333095.htm

巴西科学家在海洋海绵中发现了几种能杀死耐抗生素细菌的化合物

巴西科学家在海洋海绵中发现了几种能杀死耐抗生素细菌的化合物位于巴西苏卡洛斯的苏保罗大学(USP)的研究人员在费尔南多-德诺罗尼亚岛发现的一种海洋海绵中发现了多种生物活性物质，该岛位于巴西东北部海岸约400公里处。其中一些物质能够杀死对当前抗生素有抗药性的细菌并为创造新的药物打开了大门。该研究由FAPSEP资助，其研究结果发表在《JournalofNaturalProducts》上。“这种海洋海绵以前曾被巴西以外的团体研究过，主要是在20世纪90年代。我们使用下一代技术来分析其次级代谢的物质、寻找新的分子并测试其生物活性。我们能够描述一些新的化合物。检测到的主要潜力是针对抗药性细菌，”VítorFreire说道。世界卫生组织(WHO)认为抗生素耐药性是一个严重的全球公共卫生问题。由英国政府委托并在2016年发布的一份分析报告预测，在2050年，每年将有1000万起跟抗药性细菌感染有关的死亡事件。因此，开发新的、强大的抗生素是至关重要的。Agelasdispar是加勒比海和巴西海岸部分地区的特有物种，是该研究分析的海洋海绵面向。海洋海绵终其一生都附着在珊瑚礁或海底，是地球上最古老的一些动物。在数百万年的进化过程中，它们已经进化出一种复杂的新陈代谢并产生了与其他无脊椎动物竞争和防御危险细菌所需的物质。该研究中发现的最具治疗潜力的物质是三种不同类型的ageliferin，以海洋海绵属Agelas命名。IQSC-USP的教授和该研究的主要调查者RobertoBerlinck说道：“另一个重要因素是海绵储存共生微生物的能力，这也有助于它们自我防御。当我们分析在海绵中发现的化合物时，我们并不总是知道哪些是它们产生的，哪些来自共生体。”该研究作为Berlinck领导的两个项目的一部分进行并由FAPESP支持。涉及细菌的试验在圣保罗州流行病学监测参考实验室AdolphoLutz研究所(IAL)进行并由同样得到FAPESP支持的研究员AndréGustavoTempone领导。肿瘤和细菌有13种化合物在被称为OVCAR3的卵巢癌细胞系上进行了测试，但没有发现其具有生物活性。其他研究小组对肺癌、结肠癌和乳腺癌的ageliferin进行了测试，结果没有发现抗肿瘤作用，其中一个对淋巴瘤细胞没有影响。然而三种ageliferin消除了耐药菌大肠杆菌和粪肠球菌，这些细菌极为常见，在各种环境和人体中都有；另还有金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌，这些细菌被世卫组织列为新型抗生素的优先目标，是造成大多数医院感染的细菌之一。研究人员想知道使用这些ageliferin是否会导致肠道内红细胞的破坏（溶血），这是一种潜在的致命副作用，经常出现在需要抗生素的化疗病人身上。在小鼠细胞中，这些化合物并没有造成这种损害，这表明药物开发的潜力很有前景。下一步是用同样的方法来分析其他海洋海绵动物。目前在美国国家癌症研究所做博士后研究的Freire说道：“找出这些物质是如何产生的是极其重要的，因为它们被几类海绵分布，这可能有助于在未来治疗疾病。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1306853.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1306853.htm

甜味的未来：科学家发现近乎完美的糖替代品

甜味的未来：科学家发现近乎完美的糖替代品研究人员发现，矿物盐混合物能让无热量甜味剂喝起来更像真正的糖。钾盐、镁盐和钙盐的混合物可将残留甜味减少79%，并改善10种非热量替代品的口感，使低热量和零热量饮料的味道更像含糖饮料。糖替代品通常用于汽水、烘焙食品和冷冻甜点，以吸引那些想要低热量或低糖食品的人。但许多天然或合成的无热量甜味剂，如甜叶菊和阿斯巴甜，具有延迟甜味，这种甜味在食物或饮料食用后会持续很长时间。这些物质的口感通常也不如真正的糖。此前，格兰特-杜博伊斯及其同事观察到，氯化钠和氯化钾可以加速甜菊化合物--甜叶菊甙A--的甜味产生并消除其持久性。他们推测，这些盐会压缩覆盖在味蕾上的粘液水凝胶，使甜叶菊甙A分子穿过味蕾，然后更快地离开。然而，要达到预期效果需要高浓度，这就导致了异味。因此，研究人员想在市售的无热量甜味剂上测试其他矿物盐，看看是否能改进这些产品。在由训练有素的感官小组进行的初步测试中，研究人员观察到，氯化钙、氯化镁和氯化钾在两分钟后分别降低了瑞香糖苷A的感知强度。然而，同样需要大量的矿物盐才能将强度降低30%以上，这就造成了令人不快的咸味或苦味感觉。接下来，将三种调味盐混合使用会产生协同效应，使研究小组能够使用较低的每种盐的用量来达到相同的效果。钾盐、镁盐和钙盐的混合使用可将残留甜味降低79%，并明显增加10种非热量替代品的糖类口感。一些专家组成员仍报告说，在一些使用全氯矿物盐混合物的代糖配方中会有轻微的咸味。因此，研究小组在两种商业零热量可乐中测试了减少氯化物的版本，解决了淡淡的咸味问题，大大改善了饮料的口感。此外，他们还在一种低热量橙汁和一种用高果糖玉米糖浆制成的柑橘味商业软饮料中添加了盐混合物，这两种饮料喝起来更像是含糖饮料。研究人员说，他们找到了一种很有希望的解决方案，可以在低热量和零热量饮料中复制真正糖的味道。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381981.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381981.htm

新发现加速了科学家寻找改良柑橘抗病性的对策

新发现加速了科学家寻找改良柑橘抗病性的对策杂交柑橘树能耐受柑橘绿化病（又称黄龙病）是一回事，如果它还能结出类似橘子的果实又是另一回事--尤其是当果汁可以作为美味的早餐饮料时。现在，由于美国农业研究局（ARS）和佛罗里达大学食品与农业科学研究所（UF/IFAS）的一组科学家在化学和基因方面的探索，破解柑橘特性的"圣杯"可能离我们更近了。2005年，佛罗里达州迈阿密-戴德县首次发现黄龙病（HLB）。此后，黄龙病在佛罗里达州蔓延开来，威胁着当地的柑橘产业，该产业为佛罗里达州的经济贡献了近70亿美元，雇佣了32000多名员工。该疾病还对美国其他柑橘种植区构成威胁，包括加利福尼亚州、路易斯安那州和得克萨斯州。在佛罗里达州，瓦伦西亚、哈姆林和中甜等甜橙是用来制作橙汁的主要品种。然而，甜橙（柑橘）极易感染HLB，HLB由亚洲柑橘木虱细菌（CandidatusLiberibacterasiaticus）引起，由称为亚洲柑橘木虱的昆虫传播。这种病会导致柑橘树失去产量，果实质量下降。例如，在甜橙中，病树的果实往往会保持绿色，并产生味道苦涩的果汁，这降低了它们的销售能力，但不会对消费者造成危害。受感染的果树目前无法治愈。研究工作和历史背景科学家们正在多方面研究对策，希望能为阳光之州带来一线希望--该州的柑橘产量从占美国非柑橘类水果产量的近80%降至不足42%。20世纪60年代，美国农业研究署的努力间接扎下了根，当时该机构的科学家利用一种名为Poncirustrifoliata（耐寒的三叶橙）的亲缘植物培育出了柑橘杂交种，以增强柑橘树的耐寒性。四十多年后，HLB开始流行，这揭示了另一个问题：杂交种似乎也能耐受新病害，这促使农业研究局和UF/IFAS开展深入研究，以了解原因以及这与果实质量的关系。美国农业部和佛罗里达大学科学家的一项基因发现可以加快寻找能够耐受柑橘绿化病的杂交柑橘树，并结出适合制作果汁的橙子状果实。资料来源：美国农业部DavidBartels最初的实地测试和风味评估显示，一些从椪柑中提取的杂交品种--美国圣龙（USSundragon）是个明显的例外--生产出的果汁往往带有令人不快的异味，但香气却与甜橙相似。因此，科学家们重新评估了他们的方法。他们决定，除了利用果汁异味化合物的分析数据外，还需要更好地掌握赋予橙汁独特风味的单个化学物质。他们就是这样做的，总共确定了26种风味化合物和7种被称为酯的化学物质，它们被认为对橙汁所需的风味特征至关重要。风味特征分析和基因筛选的进展这一进展反过来又使研究小组能够准确定位酯类的主基因CsAAT1，并为其制作所谓的DNA标记--这种工具可用于快速检查发芽种子中理想性状的遗传存在，而不是观察其在10年或15年成熟植株中的物理表达。位于佛罗里达州皮尔斯堡的美国农科院柑橘和其他亚热带产品研究室的植物生理学家AnnePlotto和JinheBai解释说："育种者可以利用这一DNA标记在早期阶段筛选出所需风味的幼苗。通过将这一基因加入到三叶椪柑和柑橘的耐HLB杂交种的基因构成中，或加入到许多其他可能的具有相同目的的杂交种中，育种者可以确保这些新杂交种不仅具有耐HLB的能力，而且还能保持甜橙特有的风味。"2024年2月28日，《科学进展》（ScienceAdvances）杂志发表了对该团队研究方法的完整描述。主要研究人员Plotto和Bai与来自美国农业研究局位于佛罗里达州皮尔斯堡的美国园艺研究实验室、位于夏威夷希洛的DanielK.Inouye美国太平洋盆地农业研究中心、位于佛罗里达州阿尔弗雷德湖的UF/IFAS柑橘研究与教育中心以及位于佛罗里达州巴尔姆的海湾研究与教育中心的其他11位合作者共同撰写了这篇论文。研究人员提醒说，即使使用了机器学习等高科技工具，首批具有抗HLB能力的类橙杂交种的商业化发布还需要几年的测试和改进。尽管如此，"这项研究是柑橘育种领域的重要一步，它将传统技术与现代遗传工具相结合，"Plotto和Bai说。"这种方法还可以作为其他作物改良计划的典范。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422028.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422028.htm

理化学研究所的科学家正设法以新的化合物安全简便地制备氢气

理化学研究所的科学家正设法以新的化合物安全简便地制备氢气 这一发现于7月10日发表在《美国化学会杂志》上，不仅使安全、方便地储存氨成为可能，而且还使重要的氢得以携带。这一发现应该有助于引领通往具有实用氢经济的脱碳社会的道路。为了让社会从碳基能源转向氢基能源，我们需要一种安全的方式来储存和运输氢气，而氢气本身是高度可燃的。一种方法是将其存储为另一个分子的一部分，并根据需要提取它。氨，化学式为NH3，是一种很好的氢载体，因为每个分子中包含三个氢原子，按重量计算，氨中几乎20%是氢。通过化学转化储存和提取氨期间颜色和晶体结构的可逆变化。图片来源：RIKEN然而，问题在于氨是一种高度腐蚀性气体，难以储存和使用。目前，氨通常通过在远低于冰点的温度下液化来储存在耐压容器中。多孔化合物也可以在常温常压下储存氨，但储存容量较低，且氨不易回收。这项新研究报告了钙钛矿的发现，这种材料具有独特的重复晶体结构，可以轻松储存氨，并且可以在相对较低的温度下轻松完整地恢复可用状态。RIKENCEMS的MasukiKawamoto领导的研究小组专注于钙钛矿乙基碘化铅铵(EAPbI3)，化学式为CH3CH2NH3PbI3。他们发现其一维柱状结构在室温和压力下与氨发生化学反应，并动态转变为二维层状结构，称为氢氧化碘化铅或Pb(OH)I。这一过程的结果是，氨通过化学转化储存在层状结构内。因此，EAPbI3可以安全地将腐蚀性氨气作为氮化合物储存，其过程比在压力容器中-33°C(-27.4°F)下液化要便宜得多。更重要的是，回收储存的氨的过程也同样简单。“令我们惊讶的是，通过轻轻加热，储存在乙基碘化铅铵中的氨可以很容易地提取出来，”川本说。储存的氮化合物在50°C(122°F)真空条件下发生逆反应并返回氨。该温度远低于从多孔化合物中提取氨所需的150°C(302°F)或更高温度，使EAPbI3成为以简单且经济高效的工艺处理腐蚀性气体的优异介质。此外，钙钛矿恢复一维柱状结构后可以重复使用，从而可以重复储存和提取氨。额外的好处是，通常为黄色的化合物在反应后变成白色。Kawamoto表示，“该化合物在储存氨时能够改变颜色，这意味着可以开发基于颜色的氨传感器来确定储存的氨量。”新的存储方法有多种用途。在短期内，研究人员开发了一种安全的氨储存方法，该方法已经在社会上有多种用途，从肥料到药品再到纺织品。RIKENCEMS的合著者YoshihiroIto说道，“从长远来看，我们希望这种简单而有效的方法能够成为通过使用氨作为无碳氢来实现脱碳社会的解决方案的一部分载体。”这项研究将有助于实现联合国制定的2016年可持续发展目标（SDG），特别是目标7：负担得起的清洁能源和目标13：气候行动。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370073.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370073.htm