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 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.
Słowa kluczowe
CARBOSURF, biosurfaktant, węglowodany specjalne, soforolipid, glikolipid, cukry 2G, ramnolipid, MEL, ksylolipid, fermentacja, oczyszczanie
