Gli scienziati sfruttano un ceppo batterico presente nei residui della potatura per ottenere bioprodotti sostenibili

Ricercatori argentini e spagnoli hanno scoperto un ceppo batterico, il Rhodococcus sp. 24CO, nei residui della potatura dell'olivo, che presenta un potenziale per applicazioni biotecnologiche.

Ricercatori argentini e spagnoli hanno dimostrato il potenziale di un ceppo batterico presente negli scarti della potatura dell’olivo per applicazioni biotecnologiche. 

Lo studio, pub­blicato su Fermentation, si basa su una ricerca pre­senta­ta nel 2022 al XVII Congresso Argenti­no di Microbiologia Generale.

Il ceppo in questione, Rhodococcus sp. 24CO, converte in modo effi­ciente varie fonti di carbonio in lipidi neutri, in par­ti­cu­olare tri­a­ci­gli­ce­ri, ac­cu­mu­lan­do fino al 47 per­cento della sua biomas­sa sotto forma di lipidi alimentari. 

Vedi anche: Uno studio rileva il potenziale delle acque reflue dei frantoi d’oliva nei biopesticidi

La sintesi microbica dei triacilgliceroli ha ricevuto recentemente una notevole attenzione grazie al suo potenziale nella produzione di prodotti sostenibili e di alto valore a partire da materiali di scarto. Tali prodotti includono biocarburanti, detergenti, fertilizzanti, cosmetici e componenti farmaceutici.

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

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

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

Un'elevata produzione di lipidi neutri da mannitolo si è verificata anche in presenza di azoto, un comportamento che gli autori ritengono non sia stato segnalato in precedenza e che sia rilevante dal punto di vista industriale poiché implica che il ceppo produrrebbe una biomassa elevata e, contemporaneamente, elevate quantità di triacilgliceroli.

L'analisi chimica degli estratti di foglie fresche e disidratate provenienti dagli scarti della potatura dell'olivo ha rivelato elevati rapporti carbonio/azoto, indicando la loro idoneità alla produzione di lipidi. 

Ulteriori colture hanno con­fer­ma­to questo risultato, producendo più del 20 per­cento del peso secco delle cellule sotto forma di lipidi ne­utri con l’infuso de­idratato e l’otto per­cento con l’infuso fresco. I triacilgliceroli prodotti con il primo assomigliavano a quelli della coltura con mannitolo.

Inoltre, in entrambe le colture sono state rilevate piccole quantità di polidrossibutirrato, un polimero di interesse per la produzione di plastica biodegradabile. L'analisi del genoma del Rhodococcus sp. 24CO ha con­fermato il suo poten­ziale per la sin­te­si di questi polimeri.

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

Sebbene sia stato riscontrato che 24CO possiede un numero inferiore di enzimi degli esteri di cera rispetto a RHA1, le sue rese lipidiche erano pari 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 erano tuttavia pienamente presenti e presentavano un'elevata ridondanza.

Dopo aver valutato le condizioni ambientali adatte alla specie, i ricercatori hanno concluso che essa potesse sopravvivere e riprodursi tra i 4 °C e i 30 °C, con una temperatura ottimale di 28 °C. 

Esperimenti sulla salinità e sul pH hanno dimostrato che può tollerare fino al cinque per cento in peso per volume di cloruro di sodio con un valore di pH compreso tra sei e dieci, ovvero da leggermente acido a basico. 

Gli autori osservano inoltre che le superfici fogliari in Patagonia rappresentano un ambiente ostile, soggetto ad alta radiazione ultravioletta, bassi livelli di nutrienti e disidratazione.

Sebbene siano in corso molte in­i­ti­vi­ve volte a ridur­re e ri­utilizzare gli scarti dell’olivo, la maggior­­parte degli scarti della potatura viene ancora bruciata. 

Solo in Spagna, ogni anno la potatura genera circa 1,25 milioni di tonnellate di foglie. I ricercatori ritengono che il Rhodococcus sp. 24CO sia un candidato valido per trasformare questa enorme biomassa in prodotti sostenibili e di valore, principalmente attraverso la biosintesi dei triacilgliceroli.