Nowe biosurfaktanty i cukry specjalne
Istniejące platformy biotechnologii przemysłowych w biogospodarce muszą być stale dostosowywane do specyficznych potrzeb rynku. Środki powierzchniowo czynne (surfaktanty) są ważnymi cząsteczkami o wysokiej wydajności, których roczna produkcja na świecie wynosi ponad 20 milionów ton. Są one powszechnie wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł kosmetyczny, farmaceutyczny, spożywczy, chemiczny, wydobywczy, tekstylny i papierniczy, a nawet budowlany. Nową klasą środków powierzchniowo czynnych są tzw. mikrobiologiczne biosurfaktanty, wytwarzane wyłącznie przez mikroorganizmy. Projekt CARBOSURF(odnośnik otworzy się w nowym oknie) dotyczył pełnego wykorzystania dwóch bardzo obiecujących rodzajów specjalistycznych biochemikaliów, czyli związków biochemicznych wykorzystywanych do określonych zastosowań. Należą do nich biosurfaktanty glikolipidowe (nowe rodzaje soforolipidów, ramnolipidów, MEL (mannosylerythritol lipid) i ksylolipidów), a także poszukiwane na rynku węglowodany specjalne. Te innowacyjne cząsteczki są opracowywane w ścisłej współpracy z głównymi uczestnikami rynku. Odkrycie nowych biomolekuł przemysłowych W projekcie CARBOSURF opracowano nowe bioprocesy fermentacyjnej produkcji mikrobiologicznych biosurfaktantów i węglowodanów specjalnych. Głównym celem badania było skrócenie czasu opracowywania i wprowadzania na rynek oraz poprawa skuteczności tych cząsteczek w zastosowaniach komercyjnych. „Opracowaliśmy nowe biosurfaktanty i specjalne związki węglowodanów oraz pokazaliśmy, że do ich produkcji możemy wykorzystać odpady rolnicze (cukry 2G)”, mówi prof. Wim Soetaert, koordynator projektu CARBOSURF. W ten sposób powstał zestaw szczepów mikroorganizmów efektywnie produkujących nowe rodzaje glikolipidów i węglowodanów specjalnych. Cukry 2G są węglowodanami, które mogą być wytwarzane z różnego rodzaju materiałów nieżywnościowych i/lub odpadów roślinnych oraz odpadów zwierzęcych. Proces produkcji tych cukrów 2G został dostosowany tak, aby można je było skutecznie przekształcić w biosurfaktanty poprzez fermentację. Produkcja tych biosurfaktantów z cukrów 2G (niespożywczych) zamiast cukrów 1G (spożywczych) poprawiła ich profil środowiskowy. Po stworzeniu nowych szczepów opracowano bioprocesy (fermentacji i oczyszczania) w skali laboratoryjnej, a następnie zastosowano je w fermentacji w większej skali. „Nasz zespół zwiększył skalę produkcji większości tych nowych biomolekuł”, wyjaśnia Soetaert. W przypadku nowych typów soforolipidów (soforolipidów alkilowych i boli), ksylolipidów i sjalowanych węglowodanów procesy dotyczące obiecujących szczepów zostały zwiększone do skali 100 litrów, co umożliwia uzyskanie kilogramów nowych produktów, podczas gdy w przypadku ramnolipidów proces produkcyjny został usprawniony w skali kilku ton. Przyjazne dla środowiska i efektywne kosztowo biosurfaktanty i cukry specjalne w Europie Konkretne przykłady zastosowań biosurfaktantów dotyczą na przykład zastosowania ksylolipidów jako biologicznych środków konserwujących w napojach czy ramnolipidów jako ekologicznych i łagodnych substancji w produktach higieny osobistej. Sjalowane węglowodany mogą być stosowane w preparatach dla niemowląt, kosmetykach i produktach nutraceutycznych. Ponadto zespół opracował nowe narzędzia molekularne dla szczepów bakterii S. bombicola, S. cerevisiae, E. coli i Pseudozyma w celu wydajnej produkcji (niewystępujących wcześniej w naturze) soforolipidów, ramnolipidów, ksylolipidów, MEL i węglowodanów specjalnych. Wiedza ta zwiększa potencjał biochemiczny szczepów w zakresie rozwoju przyszłych, niewystępujących wcześniej w naturze biosurfaktantów i węglowodanów specjalnych. Dotychczasowe wyniki projektu pozwoliły na wprowadzenie na rynek ramnolipidów oraz dalszą komercjalizację ksylolipidów i sjalowanych węglowodanów w Europie. Dalsze działania i badania powinny doprowadzić do powstania nowych soforolipidów nadających się do wprowadzenia na rynek w nieodległej przyszłości. Produkty opracowane w ramach projektu CARBOSURF przyczynią się do rozwoju gospodarczego i zwiększenia zatrudnienia w Europie, a jednocześnie pozytywnie wpłyną na środowisko.
