Nuevos biosurfactantes y azúcares especializados
En la bioeconomía, las plataformas biotecnológicas industriales existentes deben adaptarse constantemente a fin de satisfacer necesidades específicas del mercado. Los surfactantes son moléculas relevantes de alto rendimiento, cuya producción anual en todo el mundo asciende a más de 20 millones de toneladas, y son comunes en diversas industrias como la cosmética, la farmacéutica, la alimentaria, la química, la minera, la textil, la papelera e incluso la de la construcción. Una clase emergente de surfactantes son los denominados biosurfactantes microbianos, que son producidos únicamente por microorganismos. El proyecto CARBOSURF abordó el aprovechamiento pleno de dos tipos muy prometedores de productos bioquímicos especializados, que son compuestos bioquímicos empleados en aplicaciones específicas. Entre ellos se incluyen biosurfactantes glicolipídicos —nuevos tipos de soforolípidos, ramnolípidos, xilolípidos y lípidos de manosileritritol (MEL)— e hidratos de carbono especializados de gran interés comercial. Estas moléculas innovadoras se están desarrollando en estrecha colaboración con los principales agentes del mercado. Descubrimiento de biomoléculas industriales sintéticas CARBOSURF desarrolló nuevos procesos de base biológica para la producción fermentativa de biosurfactantes microbianos e hidratos de carbono especializados. Los objetivos principales del estudio fueron la reducción de los plazos de desarrollo y comercialización y la mejora de la eficacia de estas moléculas en aplicaciones comerciales. «Desarrollamos nuevos biosurfactantes e hidratos de carbono especializados y demostramos que podíamos usar residuos agrícolas (azúcares de segunda generación) para su producción», dice el profesor Wim Soetaert, coordinador del proyecto CARBOSURF. Para tal fin, se creó un conjunto de cepas microbianas que producen de manera eficiente nuevos tipos de glicolípidos e hidratos de carbono especializados. Los azúcares de segunda generación son hidratos de carbono que pueden fabricarse a partir de diversos tipos de materiales no alimentarios o residuos vegetales y deshechos animales. El proceso de producción de estos azúcares de segunda generación se adaptó para que pudieran transformase de manera eficiente en biosurfactantes mediante fermentación. La producción de estos biosurfactantes a partir de azúcares de segunda generación (no alimentarios) en lugar de azúcares de primera generación (alimentarios) mejoró el perfil medioambiental. Una vez que las nuevas cepas microbianas estuvieron disponibles, los bioprocesos (fermentación y purificación) se desarrollaron a escala de laboratorio y, posteriormente, se emplearon en fermentaciones a gran escala. «Nuestro equipo logró ampliar la producción de la mayoría de estas nuevas biomoléculas», explica Soetaert. Para los nuevos tipos de soforolípidos (soforolípidos de tipo alquilo y bola), xilolípidos e hidratos de carbono sialilados, los procesos para las cepas más prometedoras se ampliaron a la escala de 100 l, lo que da un rango de cantidades en kilogramos de nuevo producto o productos, mientras que para los ramnolípidos, el proceso de producción se optimizó a la escala de tonelada. Biosurfactantes y azúcares especializados ecológicos y rentables en Europa Entre los ejemplos concretos de las aplicaciones de los biosurfactantes figuran el uso de xilolípidos como conservantes biológicos en bebidas y de los ramnolípidos como compuestos ecológicos y suaves en productos de higiene personal. Los hidratos de carbono sialilados especializados derivados de azúcares pueden utilizarse en preparados para lactantes, cosméticos y productos nutracéuticos. Además, el equipo desarrolló nuevas herramientas moleculares para las cepas bacterianas «S. bombicola», «S. cerevisiae», «E. coli» y «Pseudozyma» para producir de manera eficiente soforolípidos, ramnolípidos, xilolípidos, MEL e hidratos de carbono especializados sintéticos. Este conocimiento aumenta el potencial bioquímico de las cepas microbianas para el desarrollo de futuros biosurfactantes e hidratos de carbono especializados sintéticos. Los resultados del proyecto obtenidos hasta la fecha han producido ramnolípidos listos para su comercialización y xilolípidos e hidratos de carbono sialilados ya comercializados en Europa. Otras actividades e investigaciones auguran la comercialización de nuevos soforolípidos en un futuro próximo. Los productos desarrollados en el transcurso de CARBOSURF impulsarán el desarrollo económico y el empleo en Europa, al tiempo que tendrán un efecto positivo en el medio ambiente.
Palabras clave
CARBOSURF, biosurfactantes, hidratos de carbono especializados, soforolípidos, glicolípidos, azúcares de segunda generación, ramnolípidos, lípidos de manosileritritol (MEL), xilolípidos, fermentación, purificación
