Skip to main content

Metabolic engineering of Ustilago trichophora: an isotope-assisted metabolomics approach for the improvement of malate production from glycerol

Article Category

Article available in the folowing languages:

Badanie potencjału użycia grzybów w produkcji biodiesla

Nowe badania sugerują, że dzięki użyciu grzybów z rodziny głowniowatych biodiesel może stać się zrównoważoną – i konkurencyjną – alternatywą dla paliw kopalnych.

Zdrowie

Biodiesel jest niedrogą, niezawodną i zrównoważoną alternatywą paliw kopalnych, od których próbuje uwolnić się świat. Według organizacji World Bioenergy Association (WBA) w 2018 roku wyprodukowano ponad 41 mld litrów biodiesla. Jednak ze względu na wysokie koszty produkcji biodiesel jeszcze długo nie będzie w stanie konkurować z olejami napędowymi wytwarzanymi z surowców kopalnych. „Problem polega na tym, że co najmniej 10 % produktu końcowego wytworzonego w ramach typowego procesu produkcji biodiesla to niskiej wartości produkt uboczny nazywany surowym glicerolem”, mówi An Phan, badaczka z Instytutu Mikrobiologii Stosowanej stanowiącego część Politechniki w Akwizgranie. „Potrzebne są nowe technologie, które umożliwią konwersję takiego surowego glicerolu w atrakcyjny pod względem ekonomicznym produkt”. Jednym z potencjalnych rozwiązań jest użycie głowniowatych (Ustilaginaceae) – rodziny grzybów, które są zdolne do przetwarzania tego związku na chemikalia przemysłowe. Dzięki wsparciu finansowanego ze środków UE projektu Meta-Origami Phan, stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie” stara się lepiej poznać możliwości tych organizmów.

Istotne wyniki

Jak twierdzi Phan, głowniowate wyróżniają się tym, że tworzą jednokomórkowe formy haploidalne, dzięki czemu ich wykorzystanie w zastosowaniach przemysłowych jest szczególnie korzystne. Przykładem jest Ustilago trichophora, jeden z gatunków głowniowatych. „Jeśli uda nam się ograniczyć straty węgla związane z uprawą tego gatunku, organizm ten będzie idealnie nadawał się do przemysłowej produkcji jabłczanu, która jest niezwykle istotna z punktu widzenia waloryzacji surowego glicerolu”, wyjaśnia Phan. Jednak dotychczas nie powstał żaden opis sieci metabolicznej gatunków głowniowatych i jej funkcji – tym właśnie wyzwaniem zajął się zespół projektu Meta-Origami. „Jednym z najważniejszych celów tego projektu było lepsze zrozumienie potencjału użycia głowniowatych w produkcji wykorzystywanych w przemyśle związków chemicznych na bazie biomasy niespożywczej lub bioodpadów przemysłowych”, dodaje Phan. Zespół projektu ma już pewne istotne osiągnięcia. Wiele z nich rzuca nowe światło na użycie U. trichophora w procesie wytwarzania wartościowych związków chemicznych z glicerolu. Należy do nich między innymi opracowanie ogólnych ram modyfikacji U. trichophora z zastosowaniem metod metabolomicznych. Opierając się na tych ramach, naukowcy byli w stanie pozyskać informacje biochemiczne z metabolitów wydzielanych do wewnątrz i na zewnątrz komórek, a następnie wykorzystać je w udoskonalaniu procesu produkcji jabłczanu. „Nasza praca nie tylko zwróciła uwagę na biotechnologiczne zastosowania głowniowatych, lecz przyczyniła się także do propagowania wymiany wiedzy w Europie i na całym świecie”, zauważa Phan.

Kształtowanie bardziej zrównoważonego społeczeństwa

Biodiesel to jedna z kluczowych technologii umożliwiających rozwój przemysłu w Europie. Według WBA w 2018 roku w Europie wytworzono około 15,7 mld litrów biodiesla, co stanowiło 37,5 % światowej produkcji tego paliwa. Usprawnienie wytwarzania kwasu jabłkowego sprawiło, że rafinacja biodiesla stała się bardziej rentowna i przyjazna dla środowiska. Dzięki takim działaniom zespół projektu Meta-Origami wspomaga europejski sektor produkcji biodiesla. „Nasze pomysły na wykorzystanie surowców niekopalnych i niespożywczych przyczynią się do zwiększenia akceptacji społecznej dla idei biogospodarki i przyspieszą opracowywanie rozwiązań umożliwiających realizację tej koncepcji”, podsumowuje Phan. „W oparciu o uzyskane w ten sposób korzyści naukowe, społeczne, środowiskowe i gospodarcze będzie można budować bardziej zrównoważone społeczeństwo, chronić i tworzyć miejsca pracy oraz zmniejszać uzależnienie od paliw kopalnych”.

Słowa kluczowe

Meta-Origami, grzyby, biodiesel, paliwa kopalne, zrównoważony, bioenergia, diesel, surowy glicerol, chemikalia przemysłowe, biogospodarka

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania