Gli scienziati sfruttano un ceppo batterico negli scarti di potatura per bioprodotti sostenibili

Sintesi

I ricercatori hanno identificato un ceppo batterico, Rhodococcus sp. 24CO, negli scarti di potatura degli olivi che produce efficacemente lipidi neutri, in particolare trigliceridi, con potenziali applicazioni in campo biotecnologico. Il ceppo dimostra la capacità di convertire diverse fonti di carbonio in prodotti di alto valore, come biocarburanti, detergenti, cosmetici e componenti farmaceutici, offrendo una soluzione sostenibile per l'utilizzo degli scarti di potatura delle olive e la potenziale riduzione dell'impatto ambientale.

Ricercatori provenienti da Argentina e Spagna hanno dimostrato il potenziale di un ceppo batterico presente negli scarti di potatura degli ulivi per applicazioni biotecnologiche. 

. studio, pubblicato in Fermentazione, si basa sulla ricerca presentata nel 2022 al XVII Congresso Argentino di Microbiologia Generale.

Il ceppo in questione, Rhodococcus sp. 24CO, converte efficacemente varie fonti di carbonio in lipidi neutri, in particolare triacilgliceroli, accumulando fino al 47 percento della sua biomassa come lipide alimentare. 

La sintesi microbica dei triacilgliceroli ha ricevuto recentemente notevole attenzione a causa del suo potenziale per la produzione sostenibile prodotti di alto valore da materiali di scarto. Tali prodotti includono biocarburanti, detergenti, fertilizzanti, cosmetici e componenti farmaceutici.

Rhodococcus sp. 24CO, è stato isolato dalle foglie di cultivar Frantoio sulla costa orientale della Patagonia meridionale. Molti rodococco Le specie sono note per la loro capacità di mitigare l'inquinamento persistente e pericoloso, come pesticidi, erbicidi e materiale radioattivo, nonché per la loro abilità di convertire substrati economici in composti più preziosi.

Per valutare le proprietà e le capacità del ceppo, i ricercatori lo hanno sottoposto a vari test.

Una volta coltivato, il 24CO è risultato in grado di crescere su quattro delle 50 fonti di carbonio testate, tra cui fruttosio, mannitolo, sorbitolo e arabitolo. I primi due, naturalmente presenti nelle foglie di ulivo, hanno portato ad accumuli di triacilgliceroli fino al 47% e al 28% del peso secco cellulare, rispettivamente.

Un'elevata produzione di lipidi neutri dal mannitolo si è verificata anche nell'azoto, un comportamento che gli autori ritengono non segnalato in precedenza e rilevante a livello industriale poiché implica che il ceppo produrrebbe un'elevata biomassa e, contemporaneamente, elevate quantità di triacilgliceroli.

L'analisi chimica degli estratti di foglie fresche e disidratate degli scarti di potatura degli olivi ha rivelato elevati rapporti carbonio/azoto, indicandone l'idoneità alla produzione di lipidi. 

Ulteriori colture hanno confermato questa ipotesi, ottenendo oltre il 20% del peso secco cellulare sotto forma di lipidi neutri con l'infuso disidratato e l'-% con l'infuso fresco. I trigliceridi prodotti con il primo metodo assomigliavano a quelli ottenuti dalla coltura del mannitolo.

Inoltre, entrambe le colture hanno rilevato piccole quantità di poliidrossibutirrato, un polimero di interesse per plastica biodegradabile produzioneAnalisi del genoma di Rhodococcus sp. 24CO ha confermato il suo potenziale per la sintesi di questi polimeri.

L'analisi ha inoltre rivelato significative differenze genetiche tra 24CO e Rhodococcus sp. RHA1, uno dei membri più studiati del genere. 24CO era privo di diversi geni legati al metabolismo redox e azotato presenti in RHA1, che vengono tipicamente attivati ​​in condizioni di produzione lipidica. L'assenza di questi geni non sembrava ostacolare l'accumulo di lipidi in 24CO, suggerendo meccanismi regolatori alternativi.

Sebbene 24CO abbia dimostrato di possedere meno enzimi esteri cerosi rispetto a RHA1, le sue rese lipidiche sono risultate uguali o superiori a quelle del primo. Ciò suggerisce che gli enzimi responsabili della biosintesi dei triacilgliceroli in questo ceppo possano essere più efficienti. Gli enzimi della via di Kennedy, tuttavia, erano pienamente presenti e presentavano un'elevata ridondanza.

Dopo aver valutato le condizioni ambientali idonee per la specie, i ricercatori hanno concluso che questa poteva sopravvivere e riprodursi tra 4 °C e 30 °C, con una temperatura ottimale di 28 °C. 

Gli esperimenti sulla salinità e sul pH hanno dimostrato che può tollerare fino al cinque percento in peso per volume di cloruro di sodio con un valore di pH da sei a dieci, o da leggermente acido a basico. 

Gli autori sottolineano inoltre che le superfici delle foglie in Patagonia rappresentano un ambiente ostile, soggetto a forti radiazioni ultraviolette, bassi livelli di nutrienti e disidratazione.

Sebbene numerose iniziative siano volte a ridurre e riutilizzo degli scarti delle olive sono in corso, la maggior parte degli scarti di potatura degli ulivi viene ancora bruciata. 

Solo in Spagna, circa 1.25 milioni di tonnellate di foglie vengono generate annualmente dalla potatura. I ricercatori ritengono che Rhodococcus sp. 24CO è un candidato valido per trasformare questa enorme biomassa in prodotti sostenibili e di valore, principalmente tramite la biosintesi dei triacilgliceroli.

• Coniglietto
• Microbiologia