Mag het nog wat groener: nieuwe substraten en triggers voor mannosylerythritollipiden (MEL)–productie door Pseudozyma aphidis 01/01/2016 - 31/12/2019

Abstract

Mannosylerythritollipiden (MELs) zijn een van de meest veelbelovende biosurfactanten (BS) door hun vele toepassingsmogelijkheden. Ondanks alle voordelen worden BS nog slechts op beperkte schaal industrieel gefermenteerd. De belangrijkste redenen hiervoor zijn: (1) een beperking in structurele variatie van natuurlijk beschikbare biosurfactanten en (2) de kostprijs, die vaak niet competitief is met deze van de chemisch gesynthetiseerde surfactanten. De hoge kostprijs wordt voor een groot deel bepaald door de kostprijs van het substraat. MELs worden momenteel geproduceerd uit soja-olie, een waardevol substraat dat de belasting op vruchtbaar landgebruik verhoogt. Een mogelijk alternatief voor plantaardige olie zou olie afkomstig van oliehoudende gisten kunnen zijn. Voor verschillende van deze gisten werd reeds aangetoond dat zij in staat zijn om olie te produceren uit vluchtige vetzuren, een zeer goedkoop substraat dat ondermeer kan bekomen worden via de acidogene fermentatie van afvalwater, een abundante afvalstroom. De doelstelling van het project kan vervat worden in volgende onderzoeksluiken, die elk inspelen op een beperkende factor van MEL-productie: - Kostprijs substraat: De ontwikkeling en optimalisatie van een meerstaps-productiesysteem waarbij MELs worden geproduceerd uit olie afkomstig van de oliehoudende gist Cryptococcus curvatus. Voor de productie van olie door C. curvatus zal gebruik gemaakt worden van een vluchtige vetzuren (VVZ) en/of glycerol. Tenslotte beogen we een case-study om VVZ te bekomen uit industrieel afvalwater. - Beperkte structurele variatie: Het bekomen van structurele variatie aan MEL-afgeleiden gebeurt via het voeden van alternatieve vetzuren en afgeleiden, zoals gehydroxyleerde en bifunctionele vetzuren, in plaats van (plantaardige) olie. Hierbij zal worden nagegaan wat de meest veelbelovende varianten zijn, en hun productie zal worden geoptimaliseerd. - Limitaties in fermentatie-opbrengst: Opheldering van het trigger-effect van een hydrofobe koolstofbron op MEL-productie door Pseudozyma aphidis. Hiertoe zal met behulp van RT-qPCR de expressie van MEL-biosynthesegenen worden geanalyseerd onder verschillende omstandigheden. Dit is overigens een ondersteuning naar de andere onderzoeksluiken toe. Voor de productie van MELs en olie wordt gebruik gemaakt van fermentatietechnologie. Analysen gebeuren met behulp van chromatografie. De omzetting van industrieel afvalwater tot VVZ gebeurt door middel van acidogene fermentatie in een sequencing batch reactor (SBR). Voor het onderzoeken van het trigger-effect van een hydrofobe koolstofbron op MEL-productie door Pseudozyma aphidis, wordt eerst een RT-qPCR assay op punt gesteld. Dit project vormt een brug tussen verschillende onderzoeksdomeinen binnen de onderzoeksgroep Bio-Chemical Green Engineering & Materials (BioGEM) aan de faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen (fTI). Deze zijn watertechnologie, industriële biotechnologie en groene en hernieuwbare materialen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)