Επιστήμονες αξιοποιούν βακτηριακό στέλεχος από υπολείμματα κλαδέματος για τη δημιουργία βιώσιμων βιοπροϊόντων
Ερευνητές από την Αργεντινή και την Ισπανία ανακάλυψαν ένα βακτηριακό στέλεχος, το Rhodococcus sp. 24CO, σε υπολείμματα κλαδέματος ελιάς, το οποίο παρουσιάζει δυνατότητες για βιοτεχνολογικές εφαρμογές.
Ερευνητές από την Αργεντινή και την Ισπανία απέδειξαν τις δυνατότητες ενός βακτηριακού στελέχους που βρίσκεται στα υπολείμματα κλαδέματος ελιάς για εφαρμογές στη βιοτεχνολογία.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Fermentation, βασίζεται σε έρευνα που παρουσιάστηκε το 2022 στο XVII Αργεντινικό Συνέδριο Γενικής Μικροβιολογίας.
Το εν λόγω στέλεχος, το Rhodococcus sp. 24CO, μετατρέπει αποτελεσματικά διάφορες πηγές άνθρακα σε ουδέτερα λιπίδια, ειδικά τριακυλογλυκερόλες, συσσωρεύοντας έως και 47 τοις εκατό της βιομάζας του ως διατροφικό λιπίδιο.
Δείτε επίσης: Μελέτη εντοπίζει δυνατότητες για τα λύματα ελαιοτριβείων στη χρήση βιοπαρασιτοκτόνωνΗ μικροβιακή σύνθεση τριακυλογλυκερολών έχει λάβει σημαντική προσοχή πρόσφατα λόγω του δυναμικού της για την παραγωγή βιώσιμων προϊόντων υψηλής αξίας από απόβλητα. Τέτοια προϊόντα περιλαμβάνουν βιοκαύσιμα, απορρυπαντικά, λιπάσματα, καλλυντικά και φαρμακευτικά συστατικά.
Το Rhodococcus sp. 24CO απομονώθηκε από τα φύλλα των ποικιλιών Frantoio στην ανατολική ακτή της νότιας Παταγονίας. Πολλά είδη Rhodococcus είναι γνωστά για την ικανότητά τους να μετριάζουν επίμονη και επικίνδυνη ρύπανση, όπως φυτοφάρμακα, ζιζανιοκτόνα και ραδιενεργό υλικό, καθώς και για την ικανότητά τους να μετατρέπουν φθηνά υποστρώματα σε πιο πολύτιμες ενώσεις.
Για να αξιολογήσουν τις ιδιότητες και τις ικανότητες του στελέχους, οι ερευνητές το υποβάλασαν σε διάφορες δοκιμές.
Κατά την καλλιέργειά του, το 24CO μπόρεσε να αναπτυχθεί σε τέσσερις από τις 50 πηγές άνθρακα που δοκιμάστηκαν, συμπεριλαμβανομένης της φρουκτόζης, της μαννιτόλης, της σορβιτόλης και της αραβιτόλης. Οι δύο πρώτες, που υπάρχουν φυσικά στα φύλλα ελιάς, οδήγησαν σε συσσώρευση τριακυλογλυκερολών έως και 47% και 28% του ξηρού κυτταρικού βάρους, αντίστοιχα.
Υψηλή παραγωγή ουδέτερων λιπιδίων από τη μαννιτόλη παρατηρήθηκε επίσης σε περιβάλλον αζώτου, κάτι που οι συγγραφείς θεωρούν ως συμπεριφορά που δεν έχει αναφερθεί προηγουμένως και έχει βιομηχανική σημασία, καθώς υποδηλώνει ότι το στέλεχος θα παρήγαγε υψηλή βιομάζα και, ταυτόχρονα, υψηλές ποσότητες τριακυλογλυκερολών.
Η χημική ανάλυση εκχυλισμάτων φρέσκων και αφυδατωμένων φύλλων από υπολείμματα κλαδέματος ελιάς αποκάλυψε υψηλές αναλογίες άνθρακα προς άζωτο, υποδηλώνοντας την καταλληλότητά τους για την παραγωγή λιπιδίων.
Περαιτέρω καλλιέργειες επιβεβαίωσαν αυτό το αποτέλεσμα, αποδίδοντας περισσότερο από 20 τοις εκατό του ξηρού βάρους των κυττάρων ως ουδέτερα λιπίδια με το αφυδατωμένο έγχυμα και οκτώ τοις εκατό με το φρέσκο έγχυμα. Τα τριακυλογλυκερόλη που παρήχθησαν με το πρώτο έμοιαζαν με αυτά από την καλλιέργεια μαννιτόλης.
Επιπλέον, και στις δύο καλλιέργειες ανιχνεύθηκαν μικρές ποσότητες πολυυδροξυβουτυρικού, ενός πολυμερούς που παρουσιάζει ενδιαφέρον για την παραγωγή βιοαποικοδομήσιμων πλαστικών. Η ανάλυση του γονιδιώματος του Rhodococcus sp. 24CO επιβεβαίωσε τη δυνατότητά του να συνθέτει αυτά τα πολυμερή.
Η ανάλυση αποκάλυψε επίσης σημαντικές γενετικές διαφορές μεταξύ του 24CO και του Rhodococcus sp. RHA1, ενός από τα πιο μελετημένα μέλη του γένους. Το 24CO στερούνταν αρκετών γονιδίων που συνδέονται με τον οξειδοαναγωγικό και τον αζωτομεταβολισμό και τα οποία υπάρχουν στο RHA1, τα οποία ενεργοποιούνται συνήθως υπό συνθήκες παραγωγής λιπιδίων. Η απουσία αυτών των γονιδίων δεν φάνηκε να εμποδίζει τη συσσώρευση λιπιδίων του 24CO, υποδηλώνοντας εναλλακτικούς ρυθμιστικούς μηχανισμούς.
Αν και διαπιστώθηκε ότι το 24CO διαθέτει λιγότερα ένζυμα κεριού εστέρα από το RHA1, οι αποδόσεις λιπιδίων του ήταν ίσες ή ανώτερες από αυτές του πρώτου. Αυτό υποδηλώνει ότι τα ένζυμα που είναι υπεύθυνα για τη βιοσύνθεση των τριακυλογλυκερολών σε αυτό το στέλεχος ενδέχεται να είναι πιο αποδοτικά. Ωστόσο, τα ένζυμα της οδού Kennedy ήταν πλήρως παρόντα και παρουσίαζαν υψηλή πλεοναστικότητα.
Μετά την αξιολόγηση των κατάλληλων περιβαλλοντικών συνθηκών για το είδος, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι μπορούσε να επιβιώσει και να αναπαραχθεί μεταξύ 4 °C και 30 °C, με βέλτιστη θερμοκρασία τους 28 °C.
Πειράματα αλατότητας και pH έδειξαν ότι μπορεί να αντέξει έως και 5% κατά βάρος χλωριούχο νάτριο με τιμή pH από 6 έως 10, δηλαδή από ελαφρώς όξινο έως αλκαλικό.
Οι συγγραφείς σημειώνουν επίσης ότι οι επιφάνειες των φύλλων στην Παταγονία αντιπροσωπεύουν ένα σκληρό περιβάλλον, που υπόκειται σε υψηλή υπεριώδη ακτινοβολία, χαμηλά επίπεδα θρεπτικών ουσιών και ξήρανση.
Παρόλο που βρίσκονται σε εξέλιξη πολλές πρωτοβουλίες με στόχο τη μείωση και την επαναχρησιμοποίηση των απορριμμάτων ελιάς, τα περισσότερα απορρίμματα από το κλάδεμα της ελιάς εξακολουθούν να καίγονται.
Μόνο στην Ισπανία, παράγονται περίπου 1,25 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι φύλλων από το κλάδεμα ετησίως. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το Rhodococcus sp. 24CO αποτελεί μια βιώσιμη επιλογή για τη μετατροπή αυτής της τεράστιας βιομάζας σε βιώσιμα και πολύτιμα προϊόντα, κυρίως μέσω της βιοσύνθεσης τριγλυκεριδίων.