Científicos aprovechan una cepa bacteriana presente en los residuos de poda para obtener bioproductos sostenibles

Resumen

Investigadores han identificado una cepa bacteriana, Rhodococcus sp. 24CO, en residuos de poda de olivo que produce eficientemente lípidos neutros, en particular triglicéridos, con posibles aplicaciones en biotecnología. Esta cepa demuestra la capacidad de convertir diversas fuentes de carbono en productos de alto valor, como biocombustibles, detergentes, cosméticos y componentes farmacéuticos, ofreciendo una solución sostenible para el aprovechamiento de los residuos de la aceituna y, potencialmente, reduciendo el impacto ambiental.

Investigadores de Argentina y España han demostrado el potencial de una cepa bacteriana presente en residuos de poda de olivo para aplicaciones biotecnológicas. 

El proceso de Estudio, publicado en Fermentación, se basa en la investigación presentada en 2022 en el XVII Congreso Argentino de Microbiología General.

La cepa en cuestión, Rhodococcus sp. 24CO, convierte eficientemente varias fuentes de carbono en lípidos neutros, especialmente triacilgliceroles, acumulando hasta el 47 por ciento de su biomasa como lípido dietético. 

La síntesis microbiana de triacilglicerol ha recibido una atención significativa recientemente debido a su potencial para producir productos de alto valor a partir de materiales de desecho. Dichos productos incluyen biocombustibles, detergentes, fertilizantes, cosméticos y componentes farmacéuticos.

Rhodococcus sp. 24CO, Se aisló de las hojas de cultivares de Frantoio en la costa este de la Patagonia austral. Muchos rodococo Las especies son conocidas por su capacidad para mitigar la contaminación persistente y peligrosa, como pesticidas, herbicidas y material radiactivo, así como por su capacidad para convertir sustrato barato en compuestos más valiosos.

Para evaluar las propiedades y capacidades de la cepa, los investigadores la sometieron a diversas pruebas.

En cultivo, el 24CO pudo crecer en cuatro de las 50 fuentes de carbono analizadas, incluyendo fructosa, manitol, sorbitol y arabitol. Las dos primeras, presentes de forma natural en las hojas de olivo, provocaron acumulaciones de triacilglicerol de hasta el 47 % y el 28 % del peso seco celular, respectivamente.

También se produjo una alta producción de lípidos neutros a partir de manitol en nitrógeno, lo que los autores consideran un comportamiento no informado anteriormente y relevante a nivel industrial ya que implica que la cepa produciría una alta biomasa y, simultáneamente, altas cantidades de triacilgliceroles.

El análisis químico de extractos de hojas frescas y deshidratadas de residuos de poda de olivo reveló altas proporciones de carbono-nitrógeno, lo que indica su idoneidad para la producción de lípidos. 

Cultivos posteriores confirmaron esta afirmación, obteniendo más del 20 % del peso seco celular como lípidos neutros con la infusión deshidratada y un - % con la infusión fresca. Los triglicéridos producidos con la primera fueron similares a los del cultivo con manitol.

Además, Ambos cultivos detectaron pequeñas cantidades de polihidroxibutirato, un polímero de interés para plástico biodegradable producciónAnálisis del genoma de Rhodococcus sp. 24CO confirmó su potencial para sintetizar estos polímeros.

El análisis reveló además diferencias genéticas significativas entre 24CO y Rhodococcus sp. RHA1, uno de los miembros mejor estudiados del género. El 24CO carecía de varios genes relacionados con el metabolismo redox y del nitrógeno presentes en RHA1, que suelen activarse en condiciones de producción de lípidos. La ausencia de estos genes no pareció obstaculizar la acumulación de lípidos del 24CO, lo que sugiere mecanismos reguladores alternativos.

Aunque se encontró que el 24CO posee menos enzimas de ésteres de cera que el RHA1, su producción de lípidos fue igual o superior a la del primero. Esto sugiere que las enzimas responsables de la biosíntesis de triacilglicerol en esta cepa podrían ser más eficientes. Sin embargo, las enzimas de la vía de Kennedy estaban completamente presentes y presentaban alta redundancia.

Tras evaluar las condiciones ambientales adecuadas para la especie, los investigadores concluyeron que podría sobrevivir y reproducirse entre 4 °C y 30 °C, con una temperatura óptima de 28 °C. 

Los experimentos de salinidad y pH demostraron que podía tolerar hasta un cinco por ciento en peso por volumen de cloruro de sodio con un valor de pH de seis a diez, o ligeramente ácido a básico. 

Los autores también señalan que las superficies de las hojas en la Patagonia representan un ambiente hostil, sujeto a alta radiación ultravioleta, bajos niveles de nutrientes y desecación.

Aunque existen muchas iniciativas encaminadas a reducir y reutilización de residuos de aceituna Están en marcha las labores de poda, aunque la mayor parte de los residuos de la poda del olivo se siguen quemando. 

Solo en España, se generan anualmente aproximadamente 1.25 millones de toneladas métricas de hojas a partir de la poda. Los investigadores creen que Rhodococcus sp. 24CO es un candidato viable para transformar esta enorme biomasa en productos sostenibles y valiosos, principalmente a través de la biosíntesis de triacilglicerol.

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