Ekologická izolace polyhydroxyalkanoátů z extrémofilních bakterií

Environmentally-friendly isolation of polyhydroxyalkanoates from extremophilic bacteria

abstract

Czech

Koncept průmyslových biotechnologií nové generace (NGIB) přináší možnost získat produkty extrémofilních, ale i mesofilních mikroorganismů, kdy se využívá schopnosti nároků na nízkou sterilitu celého procesu s ohledem na specifické podmínky, které převážně extrémofilní mikroorganismy vyžadují pro svůj růst jako jsou zvýšená teplota, salinita apod. Polyhydroxyalkanoáty (PHA) představují jeden z možných produktů izolovatelných z mikroorganismů žijících v normálních, ale i extrémních podmínkách. Nabízí se jako vhodná alternativa tradičních petrochemických plastů na bázi ropy, jelikož kromě výhodných vlastností jsou rovněž biologicky rozložitelné, biokompatibilní a lze je navíc biotechnologicky produkovat z obnovitelných zdrojů. Mikroorganismy produkují PHA ve formě hydrofobních inkluzí jako zásobní formu uhlíku, energie a potřebné redukční síly pro biochemické procesy, navíc jim ale slouží jako ochrana vůči různým stresovým podmínkám. Pro extrémofily tedy mohou představovat jeden z možných adaptivních mechanismů. Průmyslově využívaná metoda izolace PHA je založená primárně na extrakci polymeru z biomasy za použití halogenovaných organických rozpouštědel (především chloroform) s možností následné další purifikace, což představuje sice velmi efektivní, ale ne příliš přívětivou metodu vzhledem k životnímu prostředí. Využití extrémofilů v rámci NGIB přináší možnosti specifického přístupu při izolaci, a to například změny v salinitě prostředí (hypotonický šok) nebo změny teplot v kombinaci s detergenty za účelem zvýšení čistoty vyizolovaného materiálu. Kombinací těchto parametrů získáváme možnost ekologičtější izolace PHA dostatečné čistoty pro cílené aplikace.

Concept of Next-Generation Industrial Biotechnology (NGIB) brings promising possibility how to obtain products of extremophilic microorganisms which could be also produced by mesophiles, but moreover advantageously use lower requirements for sterility of whole process considering specific conditions which extremophiles require for their growth, for instance elevated temperature, higher salinity etc. Polyhydroxyalkanoates (PHAs) represent one of the product which could be obtained from microorganisms living in normal conditions as same as from extremophiles. These materials offer suitable alternative of traditional plastic based on petroleum, because instead of elegible mechanical properties they are biodegradable, biocompatible and also could be biotechnologically produced from renewable resources. Microorganisms produce PHA as a storage form of carbon, energy and reducing force for biochemical processes, moreover it serve them as a protection against various stressor, for extremophiles PHA can represent one of adaptive mechanisms. Industrially used method of isolation of PHA is based primarily on extraction of polymer from biomass by halogenated organic solvents (mainly chlroform) with possibility of further purification, which presents highly effective but not so environmentally-friendly method. Using extremophiles within NGIB specific possibilities of isolation can be used, for instance changes in salinity (hypotonic shock) or temperature combinated with detergents for enhancement of purity of isolated material. Combination of more of these parameters offers more ecological way how to isolate polymer of sufficient purity for required applications.

NGIB, PHA, SDS, Cupriavidus necator H16, Schlegelella thermodepolymerans

NGIB, PHA, SDS, Cupriavidus necator H16, Schlegelella thermodepolymerans

NOVÁČKOVÁ, I.; KOUŘILOVÁ, X.; MRÁZOVÁ, K.; SEDLÁČEK, P.; OBRUČA, S.

15. 9. 2022

Československá společnost mikrobiologická z.s.

Brno

978-80-88379-18-8

29. kongres Československé společnosti mikrobiologické s mezinárodní účastí

1

17

17

1

https://system.bpp.cz/upload/files/%C4%8CSSM%202022/Sborn%C3%ADk-postery.pdf