Znanstvenici koriste bakterijski soj u obrezivanju otpada za održive bioproizvode

Rezime

Istraživači su u otpadu od rezidbe maslina identificirali bakterijski soj, Rhodococcus sp. 24CO, koji učinkovito proizvodi neutralne lipide, posebno triacilglicerole, s potencijalnom primjenom u biotehnologiji. Soj pokazuje sposobnost pretvorbe različitih izvora ugljika u visokovrijedne proizvode, poput biogoriva, deterdženata, kozmetike i farmaceutskih komponenti, nudeći održivo rješenje za korištenje otpada od rezidbe maslina i potencijalno smanjenje utjecaja na okoliš.

Istraživači iz Argentine i Španjolske pokazali su potencijal bakterijskog soja u otpadu od rezidbe maslina za biotehnološke primjene. 

The studija, Objavljeno u Vrenje, nadovezuje se na istraživanje predstavljeno 2022. na XVII. argentinskom kongresu opće mikrobiologije.

Dotični soj, Rhodococcus sp. 24CO, učinkovito pretvara različite izvore ugljika u neutralne lipide, posebno triacilglicerole, akumulirajući do 47 posto svoje biomase kao dijetalni lipid. 

Sinteza mikrobnih triacilglicerola nedavno je dobila značajnu pozornost zbog svog potencijala za proizvodnju održivih proizvodi visoke vrijednosti od otpadnih materijala. Takvi proizvodi uključuju biogoriva, deterdženti, gnojiva, kozmetika i farmaceutske komponente.

Rhodococcus sp. 24CO, izoliran je iz lišća kultivara Frantoio na istočnoj obali južne Patagonije. Mnogi Rodokokus Vrste su poznate po svojoj sposobnosti ublažavanja upornog i opasnog onečišćenja poput pesticida, herbicida i radioaktivnih materijala, kao i po svojoj sposobnosti pretvaranja jeftinog supstrata u vrijednije spojeve.

Kako bi procijenili svojstva i mogućnosti soja, istraživači su ga podvrgli raznim testovima.

Kada se uzgaja, 24CO je mogao rasti na četiri od 50 testiranih izvora ugljika, uključujući fruktozu, manitol, sorbitol i arabitol. Prva dva, prirodno prisutna u listovima masline, dovela su do nakupljanja triacilglicerola do 47 posto, odnosno 28 posto suhe stanične težine.

Visoka proizvodnja neutralnih lipida iz manitola također se dogodila u dušiku, što autori smatraju prethodno neprijavljenim ponašanjem i industrijski relevantnim jer implicira da bi soj proizvodio visoku biomasu i istovremeno velike količine triacilglicerola.

Kemijska analiza svježih i dehidriranih ekstrakata listova otpada rezidbe maslina otkrila je visok omjer ugljika i dušika, što ukazuje na njegovu pogodnost za proizvodnju lipida. 

Daljnje kulture su to potvrdile, dajući više od 20 posto suhe težine stanica kao neutralne lipide s dehidriranom infuzijom i osam posto sa svježom infuzijom. Triacilgliceroli proizvedeni s prvom metodom nalikovali su onima iz uzgoja manitola.

Osim toga, obje kulture su otkrile male količine polihidroksibutirata, polimera od interesa za biorazgradiva plastika proizvodnjaAnaliza genoma Rhodococcus sp. 24CO potvrdio je svoj potencijal za sintezu ovih polimera.

Analiza je dodatno otkrila značajne genetske razlike između 24CO i Rhodococcus sp. RHA1, jedan od najbolje proučenih članova roda. 24CO nije imao nekoliko gena povezanih s redoks i metabolizmom dušika prisutnih u RHA1, koji se obično aktiviraju u uvjetima proizvodnje lipida. Odsutnost tih gena nije se činila ometanjem nakupljanja lipida u 24CO, što sugerira alternativne regulatorne mehanizme.

Iako je utvrđeno da 24CO posjeduje manje enzima voštanih estera od RHA1, njegov prinos lipida bio je jednak ili veći od onog kod prvog. To sugerira da bi enzimi odgovorni za biosintezu triacilglicerola u ovom soju mogli biti učinkovitiji. Međutim, enzimi Kennedyjevog puta bili su u potpunosti prisutni i imali su visoku redundanciju.

Nakon procjene prikladnih uvjeta okoliša za vrstu, istraživači su zaključili da može preživjeti i razmnožavati se između 4 °C i 30 °C, s optimalnom temperaturom od 28 °C. 

Eksperimenti saliniteta i pH pokazali su da može tolerirati do pet posto težine po volumenu natrijevog klorida s pH vrijednošću od šest do deset, ili blago kiselu do lužnatu. 

Autori također primjećuju da površine lišća u Patagoniji predstavljaju surovo okruženje, podložno visokom ultraljubičastom zračenju, niskim razinama hranjivih tvari i isušivanju.

Iako su mnoge inicijative usmjerene na smanjenje i ponovna upotreba otpada od maslina su u tijeku, većina otpada od rezidbe maslina se još uvijek spaljuje. 

Samo u Španjolskoj, orezivanjem se godišnje generira otprilike 1.25 milijuna metričkih tona lišća. Istraživači vjeruju da Rhodococcus sp. 24CO je održiv kandidat za transformaciju ove ogromne biomase u održive i vrijedne proizvode, prvenstveno putem biosinteze triacilglicerola.

• Conicet
• Mikrobiologija