La bioproducción ecológica de nanofibras de xilitol y celulosa usando células de levadura modificadas, a partir de material producido por la industria del papel ha sido lograda por un equipo de investigación japonés. Este descubrimiento podría contribuir al desarrollo de una sociedad más verde y sostenible. Los resultadosfueron publicados el 4 de marzo, en Química verde .
La investigación fue realizada por un grupo dirigido por el profesor asistente Gregory Guirimand-Tanaka, el profesor Tomohisa Hasunuma y el profesor Akihiko Kondo de la Escuela de Graduados de Ciencia, Tecnología e Innovación y el Centro de Investigación de Ingeniería Biológica de la Universidad de Kobe.
En su esfuerzo por desarrollar procesos innovadores para lograr una sociedad sostenible, el profesor Kondo se ha centrado en una variedad de biocompuestos como el xilitol, un producto químico altamente valioso, que se usa ampliamente en las industrias alimentaria y farmacéutica por ejemplo, como sustituto del azúcar en la goma de mascar.
El grupo del profesor Kondo también está interesado en nanomateriales innovadores como las nanofibras de celulosa, que presentan un enorme potencial económico debido a las propiedades de la nanocelulosa propiedades mecánicas, propiedades de formación de película, viscosidad, etc. y aplicaciones significativas en alimentos, higiene, absorbentes, productos médicos, cosméticos y farmacéuticos.
La demanda mundial de nanofibras de xilitol y celulosa crece constantemente, y el costo y el impacto ambiental de su producción industrial siguen siendo muy altos.
La producción industrial de nanofibras de xilitol y celulosa a partir de fibras de D-xilosa y celulosa purificadas, respectivamente, implica procesos costosos y contaminantes. Para resolver estos problemas y lograr una sociedad sostenible y ambientalmente consciente, debemos utilizar biomasa renovable comopasta de papel pulpa Kraft y desarrollar procesos innovadores.
La producción biotecnológica de nanofibras de xilitol y celulosa usando pulpa Kraft, derivada de la industria del papel, podría ser una opción ventajosa, ya que este material es abundante, contiene cantidades razonables 17% de D-xilosa y puede convertirse en altamente valiosocompuestos básicos y nanomateriales.
Para liberar la D-xilosa contenida en la pulpa de Kraft, generalmente necesitamos agregar una gran cantidad de enzimas comerciales CE, que son muy costosas. Por lo tanto, decidimos usar microorganismos como la levadura modificada, que es capaz de producirestas enzimas por sí solas, para reducir la cantidad de CE inicialmente requerida. Las células de levadura modificadas desarrolladas llevan estas enzimas directamente en su propia superficie celular, y llamamos a esta estrategia tecnología de "visualización de superficie celular".
En este estudio, las nanofibras de xilitol y celulosa se coprodujeron a partir de pulpa Kraft utilizando una cepa modificada de levadura de panadería Saccharomyces cerevisiae cepa YPH499 que expresa tres enzimas diferentes β-D-glucosidasa BGL, xilosidasa XYL y xilanasa XYN se exhiben conjuntamente en la superficie celular.
Al utilizar esta estrategia, no solo pudimos producir nanofibras de xilitol y celulosa, sino también aumentar considerablemente la pureza de la celulosa en sí y la rentabilidad del proceso al reducir la cantidad de CE inicialmente requerida.
Por último, pero no menos importante, nuestro equipo pudo realizar con éxito estos experimentos en grandes volúmenes utilizando fermentadores de jarras de 2 litros, lo que nos permitió ampliar aún más la producción industrial de biorefinería de xilitol y nanofibras de celulosa a partir de pulpa de Kraft.
En base a estos hallazgos, el equipo continuará buscando formas de aumentar la bioproducción sostenible de xilitol y nanofibras de celulosa a través de la ingeniería genética de las células de levadura.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kobe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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