Nigeria, de zesde grootste producent van cashewnoten wereldwijd, exporteert meer dan 80% van zijn rauwe cashewnoten voornamelijk naar Vietman en India, waar ze worden verwerkt tot verschillende consumentenproducten zoals boter, voedsel en cosmetische ingrediënten.

Maar het dichtstbevolkte land van Afrika kan meer economische waarde halen uit cashewnoten door hun afval te gebruiken om citroenzuur te produceren.

Cashew is een tropische boom die wordt gekweekt voor zijn fruit (cashewnoot) en pseudofruit (cashewappel). De noot is de belangrijkste reden voor het planten van cashewnoten - het is erg voedzaam. Het vlezige "appel" gedeelte levert een sap op dat rijk is aan vitamines en mineralen.

Maar het sap bevat ook veel antinutriënten. Dit zijn verbindingen die voorkomen dat het lichaam voedingsstoffen opneemt. Ze maken het sap ook minder smakelijk. Hierdoor worden cashewappels meestal weggegooid.

De appelpulp, schil en vloeistof uit de schil worden allemaal verspild of onderbenut. Toch zijn dit waardevolle materialen die door biotechnologie kunnen worden verbeterd.

We hebben onderzoek gedaan naar het potentieel om citroenzuur te produceren uit cashew-sap. Het was de eerste poging wereldwijd om citroenzuur te produceren uit cashewnotensap. Citroenzuur wordt veel gebruikt om bloed, medicijnen en bewerkte voedingsmiddelen en dranken te bewaren. De wereldwijde waarde zal naar verwachting in 2027 $ 4 miljard bedragen.

We gebruikten cashewnoten uit Ogbomoso, in het zuidwesten van Nigeria, een gebied dat enkele van de beste cashewnoten van Nigeria produceert.

Cashewnoten in Nigeria

Nigeria oogst momenteel 200.000 tot 240.000 ton rauwe cashewnoten per jaar, waarvan ongeveer 85% geëxporteerd. Nigeria is niet anders dan andere Afrikaanse landen die het grootste deel van hun productie exporteren als rauwe cashewnoten.

Afrika, met een productie van 2.334.405 ton, is 's werelds grootste producent en exporteur van rauwe cashewnoten, goed voor meer dan 50% van de productie. Tussen 2000 en 2018 is de wereldhandel in rauwe cashewnoten meer dan verdubbeld tot 2,1 miljoen ton, en Afrikaanse producenten – onder leiding van Ivoorkust – waren goed voor bijna tweederde van de groei. In 2020 was de handel in cashewnoten 6,87 miljard dollar waard.

Cashew-landbouw draagt ​​jaarlijks ongeveer N24 miljard (ongeveer US $ 58 miljoen) bij aan de Nigeriaanse economie. Er werken meer dan 600.000 mensen.

De sector zou meer kunnen doen. Ons werk toont aan dat citroenzuur kan worden geproduceerd uit cashew-appelsap, dat overvloedig aanwezig is in Nigeria. Binnenlandse productie zou Nigeria 31 miljoen dollar per jaar besparen aan buitenlandse valuta, op basis van de import van citroenzuur voor 2020.

Nigeria kan citroenzuur produceren uit cashew-appelsap met behulp van biotechnologie - de wetenschap van het gebruik van biologische processen om waardevolle materialen en diensten te produceren. De mens maakt bijvoorbeeld gebruik van sommige bacteriën om melk om te zetten in yoghurt. Gist wordt gebruikt bij de productie van brood via biotechnologie. Biotechnologische producten werden in 2020 gewaardeerd op 752,88 miljard dollar, met een verwachte groei van 15,83% voor 2021-2028.

Ook cashew-afval kan worden omgezet in rijkdom door nieuwe producten te creëren. Cashewnotenschilvloeistof produceert bijvoorbeeld chemicaliën die kunnen worden gebruikt bij het maken van verven, vernissen, landbouwchemicaliën en medicijnen. Shell en pulp worden via biotechnologie gebruikt om diervoeders en bio-ethanol te produceren. Biotechnologie kan het sap ook omzetten in dranken en ethanol.

Citroenzuur uit cashewnoten

In onze inspanningen om waarde toe te voegen aan cashewnoten, hebben we ons gericht op het onderbenutte cashew-appelsap en wilden we de mogelijkheid testen om citroenzuur uit het sap te produceren.

De vraag naar citroenzuur groeit vanwege het nut ervan in de voedings-, farmaceutische en cosmetische industrie. Er zijn nieuwe bronnen van voedingsstoffen nodig om micro-organismen te laten groeien die citroenzuur produceren.

Voedingsstoffen in het cashew-sap en -pulp ondersteunen de groei van micro-organismen.

We gebruikten cashew-appelsap om zwarte schimmel te kweken om voor het eerst wereldwijd citroenzuur te produceren. Zwarte schimmel is een schimmel die wijd verspreid is in het milieu. Het produceert zwarte sporen wanneer het groeit. Het is wetenschappelijk bekend als Aspergillus niger .

De mal groeit op eenvoudige en goedkope materialen. Het wordt sinds 1919 gebruikt om citroenzuur te produceren. Het wordt gebruikt om verschillende producten te produceren, waaronder enzymen, eiwitten en diervoeders. Het wordt gevierd als een micro-organisme dat al 100 jaar een enorme bijdrage levert aan de biotechnologie.

De beste lokaal geproduceerde zwarte schimmel verbruikte het sap om citroenzuur in grote hoeveelheden te produceren. Het produceerde 92,8 g citroenzuur per liter sap na 10 dagen groei. De opbrengst wordt als zeer hoog beschouwd in vergelijking met de eerder gerapporteerde opbrengsten.

We gebruikten het citroenzuur om sojamelk te coaguleren om kaas te maken. Citroenzuur wordt gebruikt als stollingsmiddel bij de productie van kaas. We hebben een panel gevraagd om de kwaliteit van de kaas te testen. Ze ontdekten dat de sojakaas betere eigenschappen had dan die lokaal geproduceerd met gefermenteerde maïslikeur. Deze omvatten een betere kleur, textuur, smaak en stevigheid.

Vervolgens gebruikten we wetenschappelijke technieken om de citroenzuurproductie te verhogen. We hebben de groeiomstandigheden van de schimmel gemanipuleerd en in dit opzicht nanomaterialen in zijn voeding toegepast. Het was het eerste rapport wereldwijd dat de productie van citroenzuur verhoogde door nanotechnologie toe te passen.

Op verschillende momenten hebben we vier technieken gebruikt om het vermogen van de mal te verbeteren. Deze omvatten het verkrijgen van hoogproductieve schimmel door blootstelling aan straling. Vervolgens hebben we suiker aan het sap toegevoegd om het effect op de opbrengst aan citroenzuur te bestuderen. We evalueerden de toevoeging van zinkoxide-nanodeeltjes op de productie van citroenzuur. Ten slotte hebben we de beste groeiomstandigheden bepaald om de citroenzuurproductie door onze schimmel te ondersteunen.

Deze inspanningen verhoogden de citroenzuurproductie door de schimmel in cashewsap met ongeveer 2,38 tot 11,98 keer de oorspronkelijke productie. Toevoeging van zinkoxide nanodeeltjes gaf bijvoorbeeld een opbrengst van 34,62% ​​citroenzuur per dag. De beste groeiomstandigheden leverden 92,61% citroenzuur per dag op. Deze resultaten toonden aan dat we de productiviteit van de mal kunnen verbeteren om de commerciële productie van citroenzuur te verbeteren.

Vooruit gaan

Grootschalige productie van citroenzuur met behulp van cashew-appelsap kan verschillende voordelen opleveren. Het kan:

• waarde toevoegen aan cashew-landbouw en inkomsten verhogen door het planten van het gewas
• de milieuoverlast van het afvoeren van cashewappel verminderen
• het potentieel van Nigeria om lokaal citroenzuur te produceren vergroten
• de economie stimuleren en deviezenreserves sparen.