Cashewäpplen. Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Nigeria – den sjätte största tillverkaren av cashewnötter globalt – exporterar mer än 80 % av sina råa cashewnötter främst till Vietman och Indien där de bearbetas till olika konsumentprodukter som smör, mat och kosmetiska ingredienser.
Men Afrikas folkrikaste nation kan utvinna mer ekonomiskt värde ur cashewnötter genom att använda deras avfall för att producera citronsyra.
Cashewnötter är ett tropiskt träd som odlas för sin frukt (cashewnöt) och pseudofruit (cashewäpple). Nöten är den främsta anledningen till att man planterar cashewnötter – den är väldigt näringsrik. Den köttiga "äppel"-delen ger en juice som är rik på vitaminer och mineraler.
Men juicen är också hög i anti-näringsämnen. Dessa är föreningar som hindrar kroppen från att ta upp näringsämnen. De gör också juicen mindre välsmakande. På grund av detta kasseras oftast cashewäpplen.
Äppelköttet, skalet och vätskan från skalet är alla bortkastade eller underutnyttjade. Ändå är dessa värdefulla material och de kan förbättras med bioteknik.
Vi har arbetat med potentialen för att producera citronsyra från cashewjuice. Det var det första försöket globalt att producera citronsyra från cashewjuice. Citronsyra används ofta för att konservera blod, droger och bearbetade livsmedel och drycker. Dess globala värde förväntas uppgå till 4 miljarder USD 2027.
Vi använde cashewnötter från Ogbomoso, sydvästra Nigeria, ett område som producerar några av de bästa cashewnötterna i Nigeria.
Cashewnötter i Nigeria
Nigeria skördar för närvarande 200 000 till 240 000 ton råa cashewnötter varje år, varav cirka 85 % exporteras. Nigeria skiljer sig inte från andra afrikanska länder som exporterar huvuddelen av sin produktion som råa cashewnötter.
Afrika, med en produktion på 2 334 405 ton, är världens största producent och exportör av råa cashewnötter och står för mer än 50 % av produktionen. Mellan 2000 och 2018 mer än fördubblades världshandeln med råa cashewnötter till 2,1 miljoner ton, och afrikanska producenter – ledda av Elfenbenskusten – stod för nästan två tredjedelar av tillväxten. År 2020 var handeln med cashewnötter värd 6,87 miljarder USD.
Cashewodling bidrar årligen med cirka N24 miljarder (ca 58 miljoner USD) till den nigerianska ekonomin. Den sysselsätter mer än 600 000 personer.
Sektorn skulle kunna göra mer. Vårt arbete visar att citronsyra kan framställas av cashewäppeljuice, som finns i rikligt med Nigeria. Inhemsk produktion skulle spara 31 miljoner USD per år i utländsk valuta för Nigeria, baserat på import av citronsyra för 2020.
Nigeria kan producera citronsyra från cashew äppeljuice genom att använda bioteknik - vetenskapen om att använda biologiska processer för att producera värdefulla material och tjänster. Till exempel använder människan vissa bakterier för att omvandla mjölk till yoghurt. Jäst används för att producera bröd via bioteknik. Biotekniska produkter värderades till 752,88 miljarder USD 2020 med en förväntad tillväxt på 15,83 % för 2021–2028.
Även cashewavfall kan omvandlas till rikedom genom att skapa nya produkter. Till exempel producerar cashewnötskalsvätska kemikalier som kan användas vid tillverkning av färger, fernissor, jordbrukskemikalier och mediciner. Skal och massa används genom bioteknik för att producera djurfoder och bioetanol. Bioteknik kan också förvandla juicen till drycker och etanol.
Citronsyra från cashewnötter
I våra strävanden att tillföra värde till cashewnötter fokuserade vi på den underutnyttjade cashewäppeljuicen och hade som mål att testa möjligheten att producera citronsyra från juicen.
Efterfrågan på citronsyra växer på grund av dess användbarhet inom livsmedels-, läkemedels- och kosmetikindustrin. Nya näringskällor behövs för att odla mikroorganismer som producerar citronsyra.
Näringsämnen i cashewjuice och fruktkött stöder tillväxten av mikroorganismer.
Vi använde cashewäpplejuice för att odla svartmögel för att producera citronsyra för första gången globalt. Svartmögel är en svamp som är allmänt spridd i miljön. Den producerar svarta sporer när den växer. Det är vetenskapligt känt som Aspergillus niger .
Mögeln växer på enkla och billiga material. Den har använts för att producera citronsyra sedan 1919. Den används för att producera olika produkter, inklusive enzymer, proteiner och djurfoder. Det hyllas som en mikroorganism som har gjort enorma bidrag till biotekniken i 100 år.
Den bästa lokala svartmögeln konsumerade juicen för att producera citronsyra i stora mängder. Den producerade 92,8 g citronsyra per liter juice efter 10 dagars tillväxt. Skörden anses vara mycket hög jämfört med de som tidigare rapporterats.
Vi använde citronsyran för att koagulera sojamjölk för att göra ost. Citronsyra används som koaguleringsmedel vid framställning av ost. Vi bad en panel testa kvaliteten på osten. De fann att sojaosten hade bättre egenskaper än de som produceras lokalt med jäst sprit av majs. Dessa inkluderar bättre färg, konsistens, smak och fasthet.
Vi använde sedan vetenskapliga tekniker för att öka produktionen av citronsyra. Vi manipulerade mögelsvampens tillväxtförhållanden och använde nanomaterial i dess näring i detta avseende. Det var den första rapporten globalt som ökade produktionen av citronsyra genom att tillämpa nanoteknik.
Vid olika tillfällen använde vi fyra tekniker för att förbättra formens förmåga. Dessa inkluderar att erhålla högavkastande mögel genom exponering för strålning. Sedan tillsatte vi socker till juicen för att studera dess effekt på utbytet av citronsyra. Vi utvärderade tillsatsen av zinkoxidnanopartiklar på citronsyraproduktionen. Slutligen bestämde vi de bästa tillväxtförhållandena för att stödja produktionen av citronsyra av vår mögel.
Dessa ansträngningar ökade citronsyraproduktionen av mögel i cashewjuice med cirka 2,38 till 11,98 gånger den ursprungliga produktionen. Till exempel gav tillsats av zinkoxidnanopartiklar ett utbyte på 34,62 % citronsyra per dag. De bästa tillväxtförhållandena gav 92,61 % citronsyra per dag. Dessa resultat visade att vi kan förbättra formens produktivitet för att förbättra den kommersiella produktionen av citronsyra.
Gå framåt
Storskalig produktion av citronsyra med cashewäpplejuice kan uppnå flera fördelar. Det kan:
