Riassunto analitico
La cellulosa batterica costituisce un polimero dalle importanti proprietà fisico-chimiche, che ha riscosso grande interesse in svariati settori industriali. Questo progetto di tesi si colloca nell’ambito del progetto PRIN 2022 “BioCellulose production from a Synthetic Microbial Community: sustainable process for food and healthy applications - SynBioCell”. Il progetto mira allo studio, selezione e assemblaggio di comunità microbiche allo scopo di valutare la possibilità di ottimizzare la resa di cellulosa batterica. A tal fine, ceppi appartenenti a tre gruppi microbici differenti (batteri acetici, batteri lattici e lieviti) e depositati nella Unimore Microbial Culture Collection (UMCC) sono stati studiati e applicati in esperimenti finalizzati alla costruzione di comunità microbiche sintetiche. In seguito a una caratterizzazione fenotipica e a una procedura di standardizzazione, sono state assemblate delle comunità microbiche sintetiche seguendo un disegno sperimentale Plackett-Burman, con l’obiettivo di valutare la significatività del contributo di ciascun ceppo in termini di sintesi di cellulosa batterica. La successiva analisi di regressione dei risultati ha permesso di individuare diverse comunità microbiche che vantano un’elevata efficienza biosintetica, nelle quali si evince un ruolo pioniere dei batteri acetici e un effetto secondario ma rilevante di batteri lattici e lieviti. Il presente studio ha messo in luce l’effetto delle interazioni tra diversi gruppi microbici nell’ambito dell’ottimizzazione della sintesi di cellulosa batterica, individuando promettenti strategie di assemblaggio di comunità microbiche di potenziale interesse industriale per la sintesi di cellulosa batterica.
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Abstract
Bacterial cellulose is a biopolymer with important physical-chemical properties, boasting various applications in many industrial fields. This thesis is included in the framework of PRIN 2022 Project “BioCellulose production from a Synthetic Microbial Community: sustainable process for food and healthy applications - SynBioCell”. The project aims at the study, selection and assembly of microbial communities, with the purpose of optimising bacterial cellulose yield. For this purpose, several strains belonging to three different microbial groups (acetic acid bacteria, lactic acid bacteria and yeasts), previously deposited in the Unimore Microbial Culture Collection (UMCC), were studied and used in trials aimed at the assembly of synthetic microbial communities. Following a first phenotypical characterization and a standardization procedure, synthetic microbial communities were assembled through a Plackett-Burman experimental design, to assess the significance of each strain’s contribution to bacterial cellulose synthesis. Regression analysis highlighted several communities boasting a high synthetic efficiency, where acetic acid bacteria played a pivotal biosynthetic role surrounded by lactic acid bacteria and yeasts as helper organisms. This study highlighted the effect of interactions among different microbial groups in the framework of bacterial cellulose synthesis optimization, suggesting promising assembly strategies of microbial communities with potential industrial interest.
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