Ampliare l’applicabilità dei tensioattivi biologici
I tensioattivi (sostanze attive in superficie) abbassano la tensione superficiale. Essi sono molto importanti a livello industriale, in particolare negli agenti detergenti e nei cosmetici, per la cui produzione si utilizzano principalmente risorse petrolchimiche non rinnovabili. La sostituzione dei tensioattivi a derivazione petrolchimica con tensioattivi biologici può ridurne significativamente l’impatto ambientale (ad es. una migliore biodegradabilità nelle acque reflue, minore ecotossicità, utilizzo di fonti rinnovabili). Ma la limitatezza dei tipi di biotensioattivi presenti in natura ne impedisce un utilizzo più diffuso. Il progetto BIOSURFING (New-to-nature biosurfactants by metabolic engineering: Production and application) mirava quindi a migliorare la diversità strutturale dei biotensioattivi disponibili in commercio. I partner del progetto hanno ingegnerizzato il lievito Starmerella bombicola, particolarmente efficiente nel produrre biotensioattivi glicolipidici. L’obiettivo era quello di ampliare la gamma dei glicolipidi utili al di là della varietà naturale e di creare glicolipidi su misura con nuovi e migliori proprietà fisiche e chimiche. Inizialmente sono stati studiati e sviluppati quattro nuovi ceppi di S. bombicola. I processi modificati di fermentazione dei lieviti sono stati oggetto di scale-up e di alcune modifiche, apportate per ottenere parametri del mezzo e di fermentazione economici ma ancora produttivi e per ridurre al minimo la produzione di schiuma. Dal momento che i composti “nuovi in natura” presentano proprietà diverse rispetto alle controparti naturali, gli scienziati hanno ideato una nuova tecnica per il recupero e la purificazione del prodotto per uno specifico ceppo e adattato di conseguenza le altre in base a livelli tollerabili di produzione di impurità. I partner hanno valutato i campioni e fornito un feedback, che ha indotto ulteriori modifiche. Le conoscenze acquisite circa la purezza richiesta e le specifiche sono state utilizzate per sviluppare nuovi metodi per il monitoraggio e la rimozione di contaminanti, con conseguente alta qualità dei prodotti. Sono state studiate diverse applicazioni, compreso l’uso di tensioattivi in generale, i cosmetici e i prodotti per la pulizia. I ricercatori hanno anche esaminato le caratteristiche biologiche e di comportamento su scala nanometrica e mesomolecolare, ed esplorato il genoma, la trascrittomica e proteomi di nuovi ceppi di lieviti, ingegnerizzando modifiche più complesse. La capacità della ricerca BIOSURFING di ingegnerizzare la struttura dei biotensioattivi glicolipidici in un modo attualmente possibile solo con tensioattivi a base di petrolio ha il potenziale di rivoluzionare il mercato dei tensioattivi. Tali progressi apriranno la strada a nuove applicazioni e processi, riducendo al contempo l’impatto ambientale.
Parole chiave
Biotensioattivi, BIOSURFING, ingegneria metabolica, Starmerella bombicola, glicolipidi