Znanstveniki izkoriščajo bakterijski sev pri obrezovanju odpadkov za trajnostne bioproizvode

Povzetek

Raziskovalci so v odpadkih obrezovanja oljk identificirali bakterijski sev Rhodococcus sp. 24CO, ki učinkovito proizvaja nevtralne lipide, zlasti triacilglicerole, s potencialno uporabo v biotehnologiji. Sev dokazuje sposobnost pretvorbe različnih virov ogljika v visokovrednejše izdelke, kot so biogoriva, detergenti, kozmetika in farmacevtske sestavine, kar ponuja trajnostno rešitev za uporabo odpadkov oljk in potencialno zmanjšanje vpliva na okolje.

Raziskovalci iz Argentine in Španije so pokazali potencial bakterijskega seva v odpadkih obrezovanja oljk za biotehnološke aplikacije. 

Naš študija, objavljeno v Fermentacija, gradi na raziskavah, predstavljenih leta 2022 na XVII. argentinskem kongresu splošne mikrobiologije.

Zadevni sev, Rhodococcus sp. 24CO, učinkovito pretvarja različne vire ogljika v nevtralne lipide, zlasti triacilglicerole, pri čemer se do 47 odstotkov njegove biomase kopiči kot prehranski lipid. 

Sinteza mikrobnih triacilglicerola je v zadnjem času deležna velike pozornosti zaradi njenega potenciala za proizvodnjo trajnostnih izdelki visoke vrednosti iz odpadnih materialov. Takšni izdelki vključujejo biogoriva, detergenti, gnojila, kozmetika in farmacevtske sestavine.

Rhodococcus sp. 24CO, je bil izoliran iz listov kultivarjev Frantoio na vzhodni obali južne Patagonije. Mnogi Rhodococcus Vrste so znane po svoji sposobnosti blaženja trdovratnega in nevarnega onesnaženja, kot so pesticidi, herbicidi in radioaktivni materiali, ter po svoji sposobnosti pretvorbe poceni substrata v dragocenejše spojine.

Da bi ocenili lastnosti in zmogljivosti seva, so ga raziskovalci podvrgli različnim testom.

Pri gojenju je 24CO lahko rasel na štirih od 50 testiranih virov ogljika, vključno s fruktozo, manitolom, sorbitolom in arabitolom. Prva dva, ki sta naravno prisotna v oljčnih listih, sta povzročila kopičenje triacilglicerola do 47 oziroma 28 odstotkov suhe teže celic.

Visoka proizvodnja nevtralnih lipidov iz manitola se je pojavila tudi v dušiku, kar avtorji menijo, da je prej nepojasnjeno vedenje in industrijsko pomembno, saj pomeni, da bi sev proizvedel visoko biomaso in hkrati velike količine triacilglicerolov.

Kemijska analiza svežih in dehidriranih listnih ekstraktov odpadkov obrezovanja oljk je pokazala visoko razmerje med ogljikom in dušikom, kar kaže na njihovo primernost za proizvodnjo lipidov. 

Nadaljnje kulture so to potrdile, saj so z dehidrirano infuzijo dale več kot 20 odstotkov suhe teže celic v obliki nevtralnih lipidov, s svežo infuzijo pa osem odstotkov. Triacilgliceroli, pridobljeni s prvo metodo, so bili podobni tistim iz gojenja manitola.

poleg tega obe kulturi sta zaznali majhne količine polihidroksibutirata, polimera, ki je zanimiv za biorazgradljiva plastika proizvodnjaAnaliza genoma Rhodococcus sp. 24CO potrdil njegov potencial za sintezo teh polimerov.

Analiza je nadalje razkrila pomembne genetske razlike med 24CO in Rhodococcus sp. RHA1, eden najbolje preučenih članov rodu. 24CO ni imel več genov, povezanih z redoks in presnovo dušika, ki so prisotni v RHA1 in se običajno aktivirajo v pogojih, ki proizvajajo lipide. Odsotnost teh genov ni ovirala kopičenja lipidov v 24CO, kar kaže na alternativne regulativne mehanizme.

Čeprav je bilo ugotovljeno, da ima 24CO manj encimov za voskaste estre kot RHA1, je bil njegov izkoristek lipidov enak ali večji od tistega pri prvem. To kaže, da so encimi, odgovorni za biosintezo triacilglicerola v tem sevu, morda učinkovitejši. Vendar so bili encimi Kennedyjeve poti v celoti prisotni in so imeli visoko redundanco.

Po oceni primernih okoljskih razmer za vrsto so raziskovalci ugotovili, da lahko preživi in ​​se razmnožuje med 4 °C in 30 °C, z optimalno temperaturo 28 °C. 

Poskusi s slanostjo in pH so pokazali, da lahko prenese do pet odstotkov teže na volumen natrijevega klorida s pH vrednostjo od šest do deset oziroma rahlo kislo do bazično. 

Avtorji tudi ugotavljajo, da listne površine v Patagoniji predstavljajo ostro okolje, izpostavljeno visokemu ultravijoličnemu sevanju, nizki ravni hranil in izsušitvi.

Čeprav je veliko pobud namenjenih zmanjševanju in ponovna uporaba oljčnih odpadkov potekajo, večina odpadkov obrezovanja oljk se še vedno sežiga. 

Samo v Španiji se zaradi obrezovanja letno ustvari približno 1.25 milijona ton listja. Raziskovalci menijo, da Rhodococcus sp. 24CO je izvedljiv kandidat za pretvorbo te ogromne biomase v trajnostne in dragocene izdelke, predvsem prek biosinteze triacilglicerola.

• Conicet
• Mikrobiologija