Investigadores logran por primera vez en el mundo la biomanufactura con azúcar de síntesis química
La biofabricación a partir de azúcares de síntesis química permite un suministro sostenible de azúcar sin competir con los alimentos
La biofabricación a partir de azúcares de biomasa como el maíz obtenido de la agricultura está atrayendo la atención como tecnología respetuosa con el medio ambiente. Sin embargo, la oferta de estos azúcares de biomasa convencionales es limitada en relación con la enorme demanda para la producción de combustibles y productos químicos, lo que suscita preocupación por la competencia con los alimentos debido a la expansión del uso industrial.
Ahora, en un estudio publicado recientemente en ChemBioChem, investigadores de la Universidad de Osaka y socios colaboradores desarrollaron una innovadora tecnología de biomanufactura que utiliza azúcares no naturales sintetizados químicamente como materia prima para resolver el problema mencionado. Utilizando bacterias( Corynebacterium glutamicum, C. glutamicum), consiguieron producir por fermentación lactato utilizando como único sustrato soluciones de azúcares sintetizados. Se trata del primer caso en el mundo en el que se lleva a cabo una biomanufactura utilizando azúcar sintetizado como materia prima. Este logro permitirá obtener azúcar en bruto sostenible que no compita con los alimentos y se espera que amplíe aún más la biomanufactura.
Desde la Revolución Industrial, el cambio climático causado por el uso excesivo de combustibles fósiles y las consiguientes emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) es un reto mundial del siglo XXI. La biofabricación se considera un medio eficaz para resolver estos problemas, y su implantación se está promoviendo activamente. La producción de la principal materia prima (biomasa de primera generación) en la biomanufactura actual se basa en procesos agrícolas como el cultivo de maíz. Sin embargo, existe la preocupación de que el suministro de biomasa de 1ª generación pueda competir con la alimentación, ya que no puede satisfacer la enorme demanda para la producción de combustibles y productos químicos. Además, la producción de azúcar mediante la agricultura a gran escala tiene aspectos negativos como el uso del suelo, el consumo masivo de recursos agotables como el agua dulce, el nitrógeno y el fósforo, la contaminación del agua por eutrofización y la pérdida de biodiversidad.
El grupo de investigación ha estado investigando sobre el azúcar sintetizado químicamente que no depende de la agricultura y la aplicación del azúcar obtenido a los bioprocesos. La síntesis química de azúcar tiene muchas ventajas, como (1) una tasa de síntesis extremadamente alta (al menos varios cientos de veces más rápida que los procesos agrícolas), (2) menor uso de agua (aproximadamente 1/1300 de los procesos agrícolas), (3) menor uso de tierra (aproximadamente 1/600 de los procesos agrícolas), y (4) no necesita nutrientes como el fósforo y el nitrógeno. Sin embargo, los azúcares sintetizados químicamente son mezclas que contienen muchos compuestos con estructuras que no existen en la naturaleza. Por lo tanto, ha habido desafíos en el uso de soluciones de azúcares sintetizados no naturales para bioprocesos, como la presencia de factores que inhiben el crecimiento de bacterias.
En este estudio, el grupo de investigación estableció un método de cultivo estable utilizando azúcar sintetizado químicamente como sustrato, empleando C. glutamicum como bacteria modelo. También identificaron factores inhibidores del crecimiento en la solución de azúcar sintetizada y demostraron que pueden eliminarse mediante un tratamiento catalítico secundario. Además, llevando a cabo la fermentación en condiciones de oxígeno limitado, consiguieron la producción fermentativa de lactato utilizando una solución de azúcar sintetizada como único sustrato a pesar de su ausencia en la naturaleza. Se trata del primer caso en el mundo en el que se lleva a cabo una bioproducción utilizando como sustrato azúcar sintetizado independiente de la agricultura. El lactato se produce a través del piruvato, que se encuentra al final de una vía metabólica llamada glucólisis. Esto significa que este método puede aplicarse de forma amplia y general a la biomanufactura vía glucólisis.
Los resultados de esta investigación han demostrado que el azúcar sintetizado químicamente puede utilizarse como nueva materia prima para la biomanufactura. Se espera que el uso de azúcar de síntesis química, que puede producirse a gran velocidad e in situ, resuelva los problemas de suministro de materias primas en la biomanufactura, como la competencia con los alimentos, la dependencia regional y el uso a gran escala de recursos agotables, y que suponga un cambio de juego en este campo.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la industria de las ciencias biológicas en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de biotecnología, productos farmacéuticos y ciencias de la vida le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
