Selezione di ceppi batterici acetici per applicazioni food e non-food

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I batteri acetici (BA) sono batteri aerobi obbligati comunemente presenti in natura (e.g. fiori) o in substrati zuccherini, alcolici e acidi. Nonostante i BA siano ancora prevalentemente impiegati per la produzione di aceto, molte nuove applicazioni stanno emergendo a causa del loro elevato potenziale biocatalitico.

Questa tesi di dottorato ha lo scopo di selezionare ceppi di BA per le applicazioni biotecnologiche più promettenti, come la fermentazione di substrati non convenzionali, la produzione di cellulosa batterica (BC) e la sintesi di fruttooligosaccaridi (FOS).

Conclusioni e prospettive

La maggior parte dei bioprocessi che utilizzano i batteri acetici (AAB) sono ancora confinati alla scala di laboratorio a causa della difficoltà di gestire le colture attive durante il processo. Conseguentemente, l’uso di colture starter selezionate (SSCs) negli acetifici non è ancora una pratica comune.

In questo studio, un ceppo AAB selezionato (A. pasteurianus UMCC1754) è stato riportato su una scala prototipo in modalità di fermentazione combinata (sistemi statici e sommersi). La combinazione della fermentazione statica e del sistema sommerso ha dimostrato di produrre in modo affidabile colture starter selezionate valide sia in scala laboratorio, sia in scala prototipo.

Per quanto riguarda la produzione di cellulosa batterica, è stata sviluppata ed ottimizzata una procedura di screening per selezionare ceppi AAB ad elevata produzione di BC. Il ceppo K. xylinus UMCC 2756 ha mostrato il più alto rendimento di produzione cellulosa batterica sia su scala piccola che su scala prototipo.

La sua resa produttiva su scala prototipo è stata ulteriormente aumentata (+ 20%) dall’ottimizzazione delle condizioni di coltura. Inoltre, la produzione di acido gluconico nel brodo GET (5% glucosio, 0,1% estratto di lievito, 0,8% disodio fosfato, 1,4%(v/v) etanolo) era due volte inferiore rispetto a quella ottenuta nel brodo GY (10% glucosio e 1% estratto di lievito).

La caratterizzazione strutturale di BC prodotta nelle condizioni ottimizzate (elevata purezza, grado di cristallinità e tasso di assorbimento d’acqua) supporta il suo possibile sfruttamento nelle applicazioni biomediche e nella trasformazione alimentare. N. chiangmaiensis NBRC 101099T ha evidenziato un’elevata produzione di frutto-oligosaccaridi (FOS) ed una buona adattabilità sia alle elevate concentrazioni di saccarosio che alla velocità di agitazione, che rendono questo ceppo un buon candidato per la produzione di FOS su larga scala.

Anche K. xylinus UMCC2756 ha mostrato produzione di FOS che, combinata con la capacità di sintetizzare grandi quantità di BC, lo rende adatto per lo sviluppo di una bevanda prebiotica innovativa.

Riferimenti. PhD Gabriele Zanichelli, tutor Dott.ssa Maria Gullo – Università di Modena e Reggio Emilia

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