Nuovi biotensioattivi e zuccheri speciali
Nella bioeconomia, le piattaforme di biotecnologia industriale esistenti devono incessantemente adattarsi al fine di soddisfare specifiche esigenze di mercato. I tensioattivi sono importanti molecole ad alte prestazioni che registrano una produzione annuale a livello mondiale superiore alle 20 milioni di tonnellate e che vengono comunemente utilizzati in varie industrie quali quella cosmetica, farmaceutica, alimentare, chimica, mineraria, tessile, della carta e persino edilizia. Una classe emergente di tensioattivi sono i cosiddetti biotensioattivi microbici, prodotti esclusivamente dai microrganismi. Il progetto CARBOSURF era volto a realizzare il pieno sfruttamento di due tipi di sostanze biochimiche speciali molto promettenti, dei composti biochimici utilizzati per applicazioni specifiche tra cui figurano i biotensioattivi glicolipidici [nuovi tipi di soforolipidi, ramnolipidi, MEL (mannosylerythritol lipids) e xilolipidi] e alcuni carboidrati speciali molto interessanti per il mercato. Queste molecole innovative sono ora in fase di sviluppo in stretta collaborazione con i pertinenti operatori del mercato di particolare importanza. La scoperta di biomolecole industriali nuove in natura CARBOSURF ha sviluppato nuovi processi biologici per la produzione fermentativa di biotensioattivi microbici e di carboidrati speciali. I principali obiettivi dello studio erano la riduzione delle tempistiche di sviluppo e del tempo di commercializzazione e il miglioramento dell’efficacia di queste molecole nelle applicazioni commerciali. «Abbiamo sviluppato nuovi biotensioattivi e composti di carboidrati speciali e dimostrato che sarebbe possibile utilizzare materiali agricoli di scarto (zuccheri di seconda generazione) per la loro produzione», afferma il prof. Wim Soetaert, coordinatore del progetto CARBOSURF. È stata pertanto creata una serie di ceppi microbici in grado di produrre nuovi tipi di glicolipidi e di carboidrati speciali in modo efficiente. Gli zuccheri di seconda generazione sono carboidrati che possono essere originati da diversi tipi di prodotti non alimentari e/o da materiali di rifiuto di origine vegetale e animale. Il processo di produzione di questi zuccheri è stato adattato affinché potessero essere trasformati in biotensioattivi mediante fermentazione in modo efficiente. La produzione di questi biotensioattivi a partire da zuccheri di seconda generazione (non alimentari) invece che da zuccheri di prima generazione (alimentari) ha migliorato il profilo ambientale. In seguito alla realizzazione dei nuovi ceppi, i bioprocessi (fermentazione e purificazione) sono stati sviluppati a livello di laboratorio e successivamente applicati in fermentazioni su scala maggiore. «Il nostro team è riuscito a conseguire l’aumento progressivo della maggior parte di queste nuove biomolecole», spiega Soetaert. Per i nuovi tipi di soforolipidi (alchil- e bola- soforolipidi), xilolipidi e carboidrati sialilati, la scala dei processi per i ceppi promettenti è stata incrementata fino a 100 l, facendo emergere quantità dei nuovi prodotti nell’ordine dei kg, mentre per i ramnolipidi sono state eliminate le strozzature presenti nel processo di produzione sulla scala delle tonnellate. Biotensioattivi e zuccheri speciali ecocompatibili ed economici in Europa Tra gli esempi delle applicazioni dei biotensioattivi figurano l’utilizzo di xilolipidi come conservanti biologici nelle bevande e di ramnolipidi per prestazioni ecocompatibili e delicate nei prodotti di igiene personale. I carboidrati sialilati, appartenenti agli zuccheri speciali, possono essere impiegati per produrre formule per lattanti, cosmetici e prodotti nutraceutici. Il team, inoltre, ha sviluppato nuovi strumenti molecolari per i ceppi batterici S. bombicola, S. cerevisiae, E. coli e Pseudozyma al fine di produrre in modo efficiente soforolipidi, ramnolipidi, xilolipidi, MEL e carboidrati speciali (tutti nuovi in natura). Queste conoscenze incrementano il potenziale biochimico dei ceppi per lo sviluppo di futuri biotensioattivi e carboidrati speciali nuovi in natura. I risultati ottenuti finora nell’ambito del progetto hanno generato l’ingresso sul mercato europeo dei ramnolipidi e vi stanno facendo entrare gli xilolipidi e i carboidrati sialilati. Altre attività e ricerche promettono il lancio di nuovi soforolipidi nel mercato per il prossimo futuro. I prodotti sviluppati mediante CARBOSURF promuoveranno lo sviluppo economico e l’occupazione in Europa, generando al contempo un effetto positivo sull’ambiente.
Parole chiave
CARBOSURF, biotensioattivo, carboidrato speciale, soforolipide, glicolipide, zuccheri di seconda generazione, ramnolipide, MEL (mannosylerythritol lipids), xilolipide, fermentazione, purificazione
