Prof. dr hab. Zdzisław Targoński, dr Marcin Podleśny, dr Piotr Jarocki, mgr inż. Jakub Wyrostek
Istota wynalazku
Rosnące znaczenie procesów biotechnologicznych w światowej gospodarce skłania do ciągłego poszukiwania nowych rozwiązań, które pozwoliłyby na dalsze doskonalenie już funkcjonujących bądź projektowanie nowych technologii. Podobnie rzecz ma się również jeśli chodzi o mikrobiologiczną produkcję kwasu bursztynowego. Związek ten prócz tradycyjnych zastosowań (np. naturalny konserwant oraz substancja poprawiająca smak żywności i pasz zwierzęcych; czynnik polepszający właściwości myjące detergentów; substrat do syntezy szeregu farmaceutyków) mógłby posłużyć do substytucji kwasu adypinowego wykorzystywanego na szeroką skalę w produkcji poliestrów polioli, które z kolei wykorzystuje się do syntezy poliuretanów. Każda z funkcjonujących obecnie technologii produkcji tego kwasu i używany w niej biokatalizator oprócz niekwestionowanych zalet ma również cechy, które wymagają dalszego ulepszania jak np. niskie stężenie kwasu bursztynowego w płynie pohodowlanym czy też bogate podłoże fermentacyjne konieczne do produkcji kwasu bursztynowego. Biorąc pod uwagę fakt, iż podstawą każdego procesu biotechnologicznego jest obecność wydajnego biokatalizatora (np. odpowiedni szczep bakteryjny) oraz mając świadomość ogromnej różnorodności w świecie mikroorganizmów niezmiernie ważne jest aby stale poszukiwać coraz lepszych naturalnych biokatalizatorów. Takie podejście mogłoby również pomóc pokonać przeszkody technologiczne na drodze do wydajnej produkcji kwasu bursztynowego na skalę przemysłową. Prowadzone przez nas poszukiwania pozwoliły na pozyskanie ze środowiska naturalnego nowego szczepu bakteryjnego należącego do rodzaju Enterobacter. Wyjątkowość tego mikroorganizmu przejawia się poprzez niespotykaną dotychczas wśród bakterii tego rodzaju cechę mataboliczną jaką jest wydajna produkcja kwasu bursztynowego na pożywkach z glicerolem i/lub laktozą. Zaletą tego szczepu jest możliwość prowadzenia produkcji na podłożach bez dodatku organicznych źródeł azotu oraz z wykorzystaniem surowców odpadowych jak gliceryna powstająca przy produkcji biodiesla czy też serwatka z przemysłu mleczarskiego. Kolejną zaletą opisywanego mikroorganizmu jest jego wysoka plastyczność jeśli chodzi o gamę możliwych do otrzymania z jego udziałem bioproduktów. Należy bowiem zaznaczyć, że oprócz kwasu bursztynowego mogą to być np. 2,3-butanodiol czy też wodór. Wystarczy zmienić warunki hodowli czy też skład pożywki produkcyjnej, na której prowadzimy fermentację i otrzymujemy pożądany produkt. Na korzyść omawianego mikroorganizmu przemawia również łatwość prowadzenia hodowli, szerokie spektrum wykorzystywanych substratów oraz wysoki poziom odporności na niekorzystne warunki środowiskowe jak również możliwość implementacji dużej części narzędzi inżynierii genetycznej stosowanych w biotechnologii dla Escherichia coli. Podsumowując, możemy zaprezentować nowe, wydajne i niezwykle wszechstronne rozwiązanie dla biotechnologicznej produkcji przemysłowo istotnych związków niskocząsteczkowych.
Potencjał komercjalizacji
Głównym miejscem zastosowania opisywanego szczepu bakteryjnego jest technologia mikrobiologicznej produkcji kwasu bursztynowego w oparciu o odnawialne surowce jak chociażby gliceryna odpadowa. Ze względu na obecność szeregu korzystnych cech technologicznych opisywany mikroorganizm jawi się jako rozsądna alternatywa dla funkcjonujących już w procesach przemysłowych mikroorganizmów. Z kolei obserwowana plastyczność zachowań metabolicznych pozwala traktować opisywany szczep jako wszechstronny biokatalizator również w innych procesach jak chociażby do otrzymywania 2,3-butanodiolu. Wszystkie zaobserwowane korzystne cechy technologiczne opisywanego szczepu bakteryjnego pozwalają również mieć nadzieję na stworzenie na jego bazie nowej platformy biotechnologicznej. Taki biokatalizator mógłby z kolei stanowić podstawę do funkcjonowania prawdziwej, złożonej z wielu elementów biorafinerii.
