Valorization of coffee silverskin lignocellulosic waste

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Lignocellulosic waste represents the most abundant renewable raw material globally. The principles of a circular economy can be applied by optimizing the utilization of valuable properties from recycled materials. The objective of this study is to assess the potential of utilizing coffee silverskin, the sole by-product of coffee roasting, for submerged cultivation of xylotrophic basidiomycetes with subsequent enzyme production. The growth processes of Fomitopsis pinicola and Rhodofomes roseus became intensified along with the increased biosynthesis of enzymes in their mycelia in case of submerged cultivation on coffee silverskin, not during solid-phase cultivation. The Fomitopsis pinicola strain was observed to preferentially accumulate cellobiases (1800 units/g) and β-glucanases (1170 units/g), whereas the Rhodofomes roseus strain was found to accumulate xylanases (over 5000 units/g). Therefore, coffee silverskin can be recommended to be used as a promising substrate for the cultivation of xylotrophic basidiomycetes for the production of enzyme preparations.

About the authors

Vladislav V. Martynov

Institute of Biology, Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: martynov.v.v@ib.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0003-0806-9320
Scopus Author ID: 57218542348

Postgraduate Student, Engineer at the Laboratory of Biochemistry and Biotechnology

Russian Federation, 28 Kommunisticheskaya st., 167982 Syktyvkar, Komi Republic

Tatiana N. Shchemelinina

Institute of Biology, Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: tatyanakomi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4052-6424
Scopus Author ID: 56711948200

Candidate of Sciences (Biology), Senior Researcher at the Laboratory of Biochemistry and Biotechnology

Russian Federation, 28 Kommunisticheskaya st., 167982 Syktyvkar, Komi Republic

Elena M. Anchugova

Institute of Biology, Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: anchugova@ib.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0002-7912-3518
Scopus Author ID: 56711975900

Junior Researcher at the Laboratory of Biochemistry and Biotechnology

Russian Federation, 28 Kommunisticheskaya st., 167982 Syktyvkar, Komi Republic

References

  1. Garcia, C. V. Spent coffee grounds and coffee silverskin as potential materials for packaging: a review / C. V. Garcia, Y. T. Kim // Journal of Polymers and the Environment. – 2021. – P. 2372–2384. – URL: https://doi.org/10.1007/s10924-021-02067-9.
  2. Barbero-López, A. Revalorization of coffee silverskin as a potential feedstock for antifungal chemicals in wood preservation / A. Barbero-López, J. Monzó-Beltrán, V. Virjamo [et al.] // International Biodeterioration & Biodegradation. – 2020. – Vol. 152. – P. 105011. – URL: https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2020.105011.
  3. Gemechu, F. G. Embracing nutritional qualities, biological activities and technological properties of coffee byproducts in functional food formulation / F. G. Gemechu // Trends in Food Science & Technology. – 2020. – Vol. 104. – P. 235–261. – URL: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.08.005.
  4. de Mello, V. Recent patent applications for coffee and coffee by-products as active ingredients in cosmetics / V. de Mello, G. A. de Mesquita Júnior, J. G. E. Alvim [et al.] // International Journal of Cosmetic Science. – 2023. – Vol. 45 (3). – P. 267–287. – URL: https://doi.org/10.1111/ics.12843.
  5. Hijosa-Valsero, M. Biobutanol production from coffee silverskin / M. Hijosa-Valsero, J. Garita-Cambronero, A. I. Paniagua-García, R. Díez-Antolínez // Microbial Cell Factories. – 2018. – Vol. 17. – P. 1–9. – URL: https://doi.org/10.1186/s12934-018-1002-z.
  6. Picca, G. Compositing of coffee silverskin with carbon rich materials leads to high quality soil amendments / G. Picca, C. Plaza, E. Madejón, M. Panettieri // Waste and Biomass Valorization. – 2023. – Vol. 14. – P. 297–307. – URL: https://doi.org/10.1007/s12649-022-01879-7.
  7. Prakash, P. Effect of coffee silverskin enriched diet to enhance the immunological and growth parameters of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) / P. Prakash, H. V. Doan // Archives of Razi Institute. – 2022. – Vol. 77 (3). – P. 1281–1289. – URL: https://doi.org/10.22092/ARI.2021.356820.1920.
  8. Anchugova, A. Biorefinery potential of coffee silverskin: composition and applications / E. Anchugova, E. Udoratina, E. Kazakova [et al.] // International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture. – 2024. – URL: https://doi.org/10.57647/ijrowa-b5y0-qf23.
  9. Saubenova, M. The input of microorganisms to the cultivation of mushrooms on lignocellulosic waste / M. Saubenova, Y. Oleinikova, A. Sadanov [et al.] // AIMS Agriculture and Food. – 2023. – Vol. 8 (1). – P. 239–277. – URL: https://doi.org/10.3934/agrfood.2023014.
  10. Nzekoue, F. K. Coffee silverskin: Characterization of B-vitamins, macronutrients, minerals and phytosterols / F. K. Nzekoue, G. Borsetta, L. Navarini [et al.] // Food Chemistry. – 2022. – Vol. 372. – P. 131188. – URL: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131188.
  11. Rodrigues, É. F. Production and purification of amylolytic enzymes for saccharification of microalgal biomass / É. F. Rodrigues, A. M. M. Ficanha, R. M. Dallago [et al.] // Bioresource Technology. – 2017. – Vol. 225. – P. 134–141. – URL: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.11.047.
  12. Bonanomi, G. Water extracts of charred litter cause opposite effects on growth of plants and fungi. / G. Bonanomi, F. Ippolito, M. Senatore [et al.] // Soil Biology and Biochemistry. – 2016. – Vol. 92. – P. 133–141. – URL: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2015.10.003.
  13. Полыгалина, Г. В. Определение активности ферментов : Справочник / Г. В. Полыгалина, В. С. Чередниченко, Л. В. Римарева. – Москва : ДеЛи принт, 2003. – 375 с. / Polygalina, G. V. Opredelenie aktivnosti fermentov : Spravochnik [Determination of enzyme activity : Reference book] / G. V. Polygalina, V. S. Cherednichenko, L. V, Rimareva. – Moscow : DeLi print, 2003. – 375 p. [In Russian]
  14. Mhilu, C. F. Analysis of energy characteristics of rice and coffee husks blends / C. F. Mhilu // International Scholarly Research Notices. – 2014. – Vol. 2014, № 1. – P. 196103. – URL: https://doi.org/10.1155/2014/196103.
  15. Paramjeet, S. Biofuels: Production of fungal-mediated ligninolytic enzymes and the modes of bioprocesses utilizing agro-based residues / S. Paramjeet, P. Manasa, N. Korrapati // Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. – 2018. – Vol. 14. – P. 57–71. – URL: https://doi.org/10.1016/j.bcab.2018.02.007.
  16. Shahi, N. Xylanase: a promising enzyme / N. Shahi, A. Hasan, S. Akhtar [et al.] // Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. – 2016. – Vol. 8. – P. 334–339.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».