Genetic and process engineering approaches for improving lipid productivity in the non-conventional oleaginous yeast Cutaneotrichosporon oleaginosus

Gli oli microbici stanno ricevendo sempre più attenzioni come possibile alternativa agli oli vegetali, nel processo di sostituzione dei combustibili fossili. Tuttavia, diversi aspetti necessitano di essere ottimizzati al fine di ottenere oli economicamente competitivi e con caratteristiche chimico-fisiche desiderate. In questa ricerca, sono stati utilizzati due differenti approcci per poter realizzare l’obiettivo preposto. Il primo, si è basato sull’ingegnerizzazione genetica del lievito C. oleaginous, al fine di incrementare la produttività di lipidi e modificare la composizione dei trigliceridi (TAG) sintetizzati. Un protocollo basato su una trasformazione genetica mediata da Agrobacterium è stato utilizzato per sovraesprimere la diacilglicerol trasnferasi (DGA1), l’enzima responsabile dell’ultimo step della sintesi dei TAG, e la Δ9-desaturasi, l’enzima che catalizza la conversione dell’acido stearico (C18:0) in acido oleico (C18:1). La selezione di colonie positive e l’analisi dei mutanti ottenuti ha confermato la buona riuscita della trasformazione. Il secondo approccio ha mirato a studiare l’influenza sulla crescita e sul profilo di lipidi accumulati da C. oleaginous da parte di diversi acidi grassi volatili (VFAs), una materia prima ottenibile da trattamenti di scarti industriali. A questo proposito, sono state utilizzate fermentazioni fed-batch su scala da 1-L basate su glucosio e miscele sintetiche di acido acetico e di VFAs come fonte di carbonio. L’utilizzo simultaneo di acido acetico e acidi secondari ha mostrato come sia possibile stimolare il metabolismo microbico al fine di incrementare l'accumulo di oli e ottenere una composizione chimica lipidica desiderata.

Optimization of a polyhydroxyalkanoates production process using a halotolerant mixed microbial culture

The rate at which petroleum based plastics are being produced, used and thrown away is increasing every year because of an increase in the global population. Polyhydroxyalkanoates can represent a valid alternative to petroleum based plastics. They are biodegradable polymers that can be produced by some microorganisms as intracellular reserves. The actual problem is represented by the production cost of these bioplastics, which is still not competitive if compared to the one of petroleum based plastics. Mixed microbial cultures can be fed with substrates obtained from the acidogenic fermentation of carbon rich wastes, such as cheese whey, municipal effluents and various kinds of food wastes, that have a low or sometimes even inexisting cost and in this way wastes can be valorized instead of being discharged. The process consists of three phases: acidogenic fermentation in which the substrate is obtained, culture selection in which a PHA-storing culture is selected and enriched eliminating organisms that do not show this property and accumulation, in which the culture is fed until reaching the maximum storage capacity. In this work the possibility to make the process cheaper was explored trying to couple the selection and accumulation steps and a halotolerant culture collected from seawater was used and fed with an artificially salted synthetic substrated made of an aqueous solution containing a mixture of volatile fatty acids in order to explore also if its performance can allow to use it to treat substrates derived from saline effluents, as these streams cannot be treated properly by bacterias found in activated sludge plants due to inhibition caused by high salt concentrations. Generating and selling the produced PHAs obtained from these bacterias it could be possible to lower, nullify or even overcome the costs associated to the new section of a treating plant dedicated to saline effluents.