Riassunto analitico
Nell’ambito di studio di polimeri di origine microbica, la cellulosa batterica negli ultimi anni sta riscontrando molto interesse per le sue potenzialità di impiego in diversi settori industriali, tra cui quello alimentare e biomedico. Tale interesse è motivato da alcune proprietà della cellulosa batterica, come la buona capacità di ritenzione idrica, elevata resistenza meccanica e il grado di purezza. I principali produttori di questo biopolimero sono i batteri acetici e, all’interno di questo gruppo, la specie Komagataeibacter xylinus è considerata la più rilevante. Nonostante le caratteristiche positive della cellulosa batterica, attualmente il più grande limite è dato dagli elevati costi di produzione. In tale ottica, risulta interessante testare la capacità di diversi ceppi batterici di sintetizzare cellulosa batterica partendo da differenti fonti di carbonio, con l'obiettivo di individuare alternative per una produzione più efficiente. Questo lavoro di tesi, rientra nell’ambito delle attività del progetto di ricerca Risorse microbiche per applicazioni sostenibili – Batteri Acetici produttori di cellulosa in Unimore Microbial Culture Collection (BACELL). Fondo di Ateneo per la ricerca Anno 2020. L’attività sperimentale ha previsto lo studio della capacità di sintesi di cellulosa batterica partendo da tre diverse fonti di carbonio (glicerolo, glucosio e mannitolo) da parte di cinque ceppi batterici (K1A18, K1G23, K2A8, K2G14 e K2G39) appartenenti alla specie Komagataeibacter xylinus e conservati presso la collezione UMCC dell’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia. La produzione di cellulosa batterica ed i parametri di interesse (pH, consumo delle fonti di carbonio (glucosio, glicerolo e mannitolo) e produzione di acido gluconico sono stati testati a tre intervalli di campionamento, corrispondenti a 2, 4 e 7 giorni. I risultati ottenuti hanno mostrato, per la quasi totalità dei ceppi, una bassa resa quando coltivati in terreno contenente glicerolo come fonte di carbonio primaria. Tale comportamento è stato principalmente osservato per il ceppo K1A18, per il quale a 2 giorni di incubazione non è stata riscontrata sintesi di cellulosa batterica. Unico ceppo batterico a fare eccezione a questo trend è stato K2G39, la cui la resa in glicerolo è stata simile a quella in glucosio. Risultati interessanti sono stati ottenuti in terreno mannitolo come fonte primaria di carbonio, in cui tre ceppi batterici (K1A18, K2A8 e K2G39) su cinque hanno avuto una resa superiore di cellulosa prodotta rispetto a quella ottenuta in glucosio. In questo studio sono state messe in evidenze importanti informazioni in merito alla selezione di ceppi di batteri per la produzione di cellulosa. In modo particolare, la variabilità intraspecifica osservata in termini di resa di produzione di cellulosa batterica nelle condizioni testate, conferma l’importanza del reperimento e conservazione di ceppi microbici in collezioni dedicate, come infrastrutture di riferimento per lo studio finalizzato all’applicazione industriale di batteri acetici produttori di cellulosa. I dati ottenuti nella presente ricerca hanno permesso di ottenere le informazioni metaboliche di interesse per la procedura di screening finalizzata all’ottenimento di ceppi candidati per la produzione di cellulosa su scala industriale.
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