Blog

Jan 13, 2024

Il potenziale del lievito resistente allo stress, Saccharomycodes ludwigii, per secondo

Scientific Reports volume 12,

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 22062 (2022) Citare questo articolo

950 accessi

2 citazioni

4 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

La produzione di etanolo ad alte temperature utilizzando biomassa lignocellulosica come materia prima richiede un lievito etanologeno termo e lignocellulosico tollerante agli inibitori altamente efficiente. In questo studio, sessantatre isolati di lievito sono stati ottenuti da frutti tropicali acidi utilizzando un mezzo acidificato selettivo contenente acido acetico glaciale 80 mM. Ventinove isolati di lievito hanno mostrato significative capacità fermentative termo-e tolleranti all'acido acetico. Tutti questi isolati sono stati classificati in tre principali specie di lievito, vale a dire Saccharomycodes ludwigii, Pichia kudriavzevii e P. manshurica, in base all'identificazione molecolare. Saccharomycodes ludwigii APRE2 ha mostrato una capacità di crescere a temperature elevate fino a 43 °C e ha mostrato una significativa tolleranza multistress verso acido acetico, furfurale, 5-idrossimetil furfurale (5-HMF) ed etanolo tra le specie di lievito isolate. Può produrre una concentrazione massima di etanolo di 63,07 g/L e una produttività di 1,31 g/Lh in un mezzo di estratto di malto (YM) di estratto di lievito contenente 160 g/L di glucosio e integrato con acido acetico 80 mM e furfurale 15 mM come inibitore del cocktail. Quando un idrolizzato di scarto di ananas (PWH) pretrattato con acido contenente circa 106 g/L di zuccheri totali, 131 mM di acido acetico e 3,95 mM di furfurale è stato utilizzato come materia prima, 38,02 g/L e 1,58 g/Lh di concentrazione e produttività di etanolo, rispettivamente, sono stati raggiunti. Sulla base dei risultati del presente studio, il nuovo lievito S. ludwigii APRE2, resistente all'acido termo e acetico, ha mostrato un eccellente potenziale per la produzione di bioetanolo di seconda generazione ad alte temperature.

La crisi energetica mondiale e l’inquinamento ambientale derivanti dall’utilizzo di combustibili fossili sono diventati uno dei problemi globali più significativi1. Circa l’88% dell’attuale utilizzo dell’energia deriva da combustibili fossili, come petrolio greggio, carbone e gas naturale, ed è probabile che aumenterà del 50% entro i prossimi 50 anni. Tuttavia, sulla base dell’attuale tasso di consumo, questi combustibili fossili potrebbero esaurirsi entro circa 120 anni2,3,4,5. Inoltre, la combustione di combustibili fossili o lo smaltimento improprio dei rifiuti di combustibili fossili provocano anche un grave inquinamento ambientale, con un impatto negativo sulla salute umana e animale6. Pertanto, è necessario un modo fattibile per studiare l’uso dei biocarburanti come alternativa più pulita ai combustibili fossili. I biocarburanti offrono numerosi vantaggi, come una maggiore sicurezza energetica a lungo termine, la riduzione delle emissioni di gas serra, la riduzione dell’inquinamento ambientale associato all’utilizzo di combustibili fossili e la riduzione della domanda di petrolio5. Sono stati prodotti molti biocarburanti rinnovabili, come il bioetanolo, il biodiesel, il biobutanolo e il bioidrogeno; tra questi, il bioetanolo è uno dei biocarburanti più utilizzati a livello mondiale per la sua sostenibilità ambientale e la sua natura rinnovabile rispetto ai combustibili fossili. Tra le diverse generazioni di produzione di bioetanolo, la seconda generazione che utilizza la biomassa lignocellulosica come materia prima ha ricevuto molto interesse rispetto alle altre generazioni di produzione di bioetanolo7,8. Non solo non ha alcun impatto sulla sicurezza alimentare, ma garantisce anche la crescita economica nelle zone rurali9,10. Le colture energetiche e i residui di biomassa verde o i rifiuti organici provenienti dai settori industriali o agricoli, come la bagassa di canna da zucchero, la polpa di manioca, la paglia di riso, la paglia di frumento, la pannocchia di mais e gli scarti di ananas, sono le materie prime primarie per la produzione di bioetanolo di seconda generazione11.

Le biomasse lignocellulosiche sono tipicamente composte da cellulosa, emicellulosa e lignina con struttura complessa; pertanto, è necessario un processo di pretrattamento per convertire questi materiali lignocellulosici in monomeri di zucchero fermentabili per la crescita e la fermentazione dell'etanolo da parte di microrganismi etanogeni. Per il pretrattamento lignocellulosico sono stati utilizzati diversi metodi fisici, chimici, fisico-chimici e biologici12. Tra le varie tecniche, il processo di pretrattamento chimico, in particolare un pretrattamento acido diluito utilizzando acido solforico (H2SO4) a temperature comprese tra 120 °C e 180 °C, è il più comunemente utilizzato a causa della sua elevata efficienza nella separazione dei componenti della parete cellulare, ottenendo zuccheri altamente fermentabili, funzionamento facile ed economico grazie all'applicazione di condizioni di bassa temperatura e applicabilità a un'ampia gamma di biomasse13,14,15,16.