Mele di anacardi. Credito:Pixabay/CC0 di dominio pubblico
La Nigeria, il sesto produttore mondiale di anacardi, esporta oltre l'80% dei suoi anacardi crudi principalmente in Vietnam e in India, dove vengono trasformati in vari prodotti di consumo come burro, alimenti e ingredienti cosmetici.
Ma la nazione più popolosa dell'Africa può ricavare più valore economico dagli anacardi utilizzando i loro rifiuti per produrre acido citrico.
L'anacardio è un albero tropicale coltivato per i suoi frutti (anacardio) e pseudofrutti (mela di anacardio). La noce è la ragione principale per piantare l'anacardio:è molto nutriente. La parte carnosa della "mela" produce un succo ricco di vitamine e minerali.
Ma il succo è anche ricco di antinutrienti. Questi sono composti che impediscono al corpo di assorbire i nutrienti. Inoltre rendono il succo meno appetibile. Per questo motivo, le mele di anacardi vengono per lo più scartate.
La polpa di mela, il guscio e il liquido del guscio sono tutti sprecati o sottoutilizzati. Tuttavia, questi sono materiali preziosi e possono essere migliorati dalla biotecnologia.
Abbiamo lavorato sul potenziale di produzione di acido citrico dal succo di anacardi. È stato il primo sforzo a livello globale per produrre acido citrico dal succo di anacardi. L'acido citrico è ampiamente utilizzato per preservare il sangue, i farmaci e gli alimenti e le bevande trasformati. Il suo valore globale dovrebbe raggiungere i 4 miliardi di dollari nel 2027.
Abbiamo utilizzato gli anacardi di Ogbomoso, nel sud-ovest della Nigeria, un'area che produce alcuni dei migliori anacardi della Nigeria.
Anacardi in Nigeria
La Nigeria attualmente raccoglie da 200.000 a 240.000 tonnellate di anacardi crudi ogni anno, di cui circa l'85% viene esportato. La Nigeria non è diversa dagli altri paesi africani che esportano la maggior parte della loro produzione come anacardi crudi.
L'Africa, con una produzione di 2.334.405 tonnellate, è il più grande produttore ed esportatore mondiale di anacardi crudi, rappresentando oltre il 50% della produzione. Tra il 2000 e il 2018, il commercio mondiale di anacardi crudi è più che raddoppiato a 2,1 milioni di tonnellate e i produttori africani, guidati dalla Costa d'Avorio, hanno rappresentato quasi i due terzi della crescita. Nel 2020, il commercio di anacardi valeva 6,87 miliardi di dollari.
L'allevamento di anacardi contribuisce annualmente all'economia nigeriana con circa 24 miliardi di N (circa 58 milioni di dollari USA). Impiega più di 600.000 persone.
Il settore potrebbe fare di più. Il nostro lavoro mostra che l'acido citrico può essere prodotto dal succo di mela di anacardi, che è abbondante in Nigeria. La produzione interna farebbe risparmiare alla Nigeria 31 milioni di dollari all'anno in valuta estera, sulla base delle importazioni di acido citrico per il 2020.
La Nigeria può produrre acido citrico dal succo di mela di anacardi utilizzando la biotecnologia, la scienza dell'utilizzo di processi biologici per produrre materiali e servizi preziosi. Ad esempio, l'uomo utilizza alcuni batteri per convertire il latte in yogurt. Il lievito viene utilizzato nella produzione del pane tramite la biotecnologia. I prodotti biotecnologici sono stati valutati a 752,88 miliardi di dollari nel 2020 con una crescita prevista del 15,83% per il 2021-2028.
Anche gli scarti di anacardi possono essere trasformati in ricchezza creando nuovi prodotti. Ad esempio, il liquido di guscio di anacardi produce sostanze chimiche che possono essere utilizzate nella produzione di pitture, vernici, prodotti chimici per l'agricoltura e medicinali. Il guscio e la polpa vengono utilizzati attraverso la biotecnologia per produrre mangimi per animali e bioetanolo. La biotecnologia può anche trasformare il succo in bevande ed etanolo.
Acido citrico da anacardi
Nei nostri sforzi per aggiungere valore agli anacardi, ci siamo concentrati sul succo di mela di anacardi sottoutilizzato e miravamo a testare la possibilità di produrre acido citrico dal succo.
La domanda di acido citrico è in crescita a causa della sua utilità nell'industria alimentare, farmaceutica e cosmetica. Sono necessarie nuove fonti di nutrienti per far crescere i microrganismi che producono acido citrico.
I nutrienti nel succo e nella polpa di anacardi supportano la crescita dei microrganismi.
Abbiamo usato il succo di mela di anacardi per coltivare la muffa nera per produrre acido citrico per la prima volta a livello globale. La muffa nera è un fungo ampiamente distribuito nell'ambiente. Produce spore nere quando cresce. È scientificamente noto come Aspergillus niger .
La muffa cresce su materiali semplici ed economici. È stato utilizzato per produrre acido citrico dal 1919. Viene utilizzato per produrre diversi prodotti, inclusi enzimi, proteine e mangimi per animali. È celebrato come un microrganismo che ha dato un enorme contributo alla biotecnologia per 100 anni.
La migliore muffa nera di provenienza locale consumava il succo per produrre acido citrico in grandi quantità. Ha prodotto 92,8 g di acido citrico per litro di succo dopo 10 giorni di crescita. Il rendimento è considerato molto elevato rispetto a quelli segnalati in precedenza.
Abbiamo usato l'acido citrico per coagulare il latte di soia per fare il formaggio. L'acido citrico è usato come coagulante nella produzione di formaggio. Abbiamo chiesto a una giuria di testare la qualità del formaggio. Hanno scoperto che il formaggio di soia ha caratteristiche migliori rispetto a quelli prodotti localmente utilizzando liquore di mais fermentato. Questi includono colore, consistenza, sapore e compattezza migliori.
Abbiamo quindi utilizzato tecniche scientifiche per aumentare la produzione di acido citrico. Abbiamo manipolato le condizioni di crescita della muffa e applicato nanomateriali nella sua nutrizione a questo proposito. È stato il primo rapporto a livello globale ad aumentare la produzione di acido citrico applicando la nanotecnologia.
In vari momenti, abbiamo utilizzato quattro tecniche per migliorare la capacità dello stampo. Questi includono l'ottenimento di muffe ad alto rendimento mediante esposizione alle radiazioni. Quindi, abbiamo aggiunto zucchero al succo per studiarne l'effetto sulla resa di acido citrico. Abbiamo valutato l'aggiunta di nanoparticelle di ossido di zinco sulla produzione di acido citrico. Infine, abbiamo determinato le migliori condizioni di crescita per supportare la produzione di acido citrico da parte della nostra muffa.
Questi sforzi hanno aumentato la produzione di acido citrico da parte della muffa nel succo di anacardi da circa 2,38 a 11,98 volte rispetto alla produzione originale. Ad esempio, l'aggiunta di nanoparticelle di ossido di zinco ha dato una resa del 34,62% di acido citrico al giorno. Le migliori condizioni di crescita si sono trasformate in acido citrico al 92,61% al giorno. Questi risultati hanno mostrato che possiamo migliorare la produttività dello stampo per aumentare la produzione commerciale di acido citrico.
Andare avanti
La produzione su larga scala di acido citrico utilizzando il succo di mela di anacardi potrebbe ottenere numerosi vantaggi. Potrebbe:
