Lipide microbiene

Este cunoscut de mult timp faptul ca microorganismele sunt capabile sa produca lipide. Pentru a se pastra analogia cu plantele din care se extrag uleiurile, aceste microorganisme au fost denumite oleaginoase. Doar uleiurile foarte valoroase pot fi obtinute prin procese biotehnologice, deoarece in cazul uleiurilor obisnuite, pretul de cost este superior produselor similare obtinute prin procedeele clasice.

Piata comerciala a uleiurilor vegetale continua sa fie dominata de uleiul de soia (productia mondiala in 1993 18o106 t fata de 6o106 t in 1983) [[1] ]. Pretul untului de cacao a variat intre 3000 si 8000 $ S.U.A. per tona (vrac). Mentinerea unui pret pe tona in jurul valorii maxime face ca metodele biotehnologice sa de obtinere a triacilglicerolilor sa devina promitatoare, mai ales in cazul utilizarii ca sursa de carbon a apelor reziduale din diverse industrii.

O alta oportunitate pentru procesele biotehnologice o constituie uleiurile utilizate in ingrijirea sanatatii cum ar fi uleiurile polinesaturate. Dintre acestea trebuie mentionate acidul ?-linoleic (18:3 ?-6), acidul arachidonic (20:4 ?-6), acidul eicosapentanoic (20:5 ?-3), etc [[2] ].

Lipidele cu valoare foarte ridicata sunt compusi prostanoidici cum ar fi prostaglandinele, leukotrienele si tromboxanii, folositi in special in scopuri terapeutice experimentale. Tinand seama de utilizarile acestor compusi cantitatile necesare sunt de ordinul catorva kg/an.

6.2. Scurt istoric

Prima referinta la uleiurile microbiene apare in lucrarea lui Nageli si Loew ,,Uber die Chemische Zussammensetzung der Hefe" publicata in 1878 [[3] ]. Prima fractionare a unui amestec de lipide microbiene a fost realizata de Hinsberg si Roos in 1903. Ei au identificat un acid gras saturat cu formula C15H30O2 (probabil un amestec de acizi miristic si stearic) alaturi de doi acizi nesaturati din care unul era acidul oleic, iar celalalt un acid gras C12. ,,Colesterolul" sau mai probabil ergosterolul a fost de asemenea identificat in lipidele extrase.

Prima biotehnologie de obtinere a grasimilor si uleiurilor din Torula a fost realizata de Lindner la Berlin in 1890. Procesul a fost dezvoltat la scara pilot in 1914-1918 cu Trichosporon pullulans in incercarea de a gasi o sursa alternativa de grasimi in timpul primului razboi mondial.

Conceptele dezvoltate de Lindner au stat la baza elaborarii biotehnologiilor de obtinere a uleiurilor si grasimilor microbiene. Este demn de mentionat faptul ca in 1937 Fink a ajuns la concluzia ca obtinerea industriala a lipidelor microbiene este neatractiva in viitorul apropiat. Odata cu izbucnirea celui de-al doilea razboi mondial cercetarea in acest domeniu a fost din nou intensificata in Germania in cadrul a doua companii Zellstoff Fabrik in Maaheim-Waldorf si Henkel et Cie GmbH in Dusseldorf. Prima companie si-a orientat eforturile catre Candida utilis in timp ce ultima s-a concentrat asupra genului Fusarium. In aceasta perioada s-a facut si trecerea de la cultura de suprafata la cultura submersa. Nici unul din aceste procese nu a constituit un succes deplin, producandu-se doar cantitati mici de grasimi microbiene ce au fost folosite in hrana cailor.

Dificultatile intampinate in dezvoltarea tehnologiilor pentru obtinerea grasimilor microbiene au fost in principal de natura tehnica, deoarece nu exista o tehnologie eficienta pentru producerea unor cantitati mari de biomasa bogata in grasimi.

Aceasta problema a putut fi depasita in momentul dezvoltarii biotehnologiilor pentru obtinerea antibioticelor in cultura submera si apoi a proteinelor monocelulare.

Prof. F.Lynen a primit premiul NOBEL pentru chimie in 1964 pentru studiile legate de biosinteza lipidelor microbiene [7].

6. 3. Microorganismele producatoare

Principalele microorganisme producatoare de lipide microbiene sunt eucariote (alge, drojdii si fungi), desi au fost identificate si cateva bacterii cu continut ridicat de lipide. Bacteriile acumuleaza in special ceruri si poliesteri.

Tabelul 1. Distributia acizilor grasi din cateva drojdii.

Organism 14:0 16:0 16:1 18:0 18:1 18:2 18:3

Candida utilis -- 11 -- 1 24 39 25

C. utilis -- 18 -- -- 42 34 --

Cryptococcus terricolus -- 18 1 6 60 12 2

Debaryomyces hansenii -- 24 3 8 50 3 2

Hansenula anomala 3 35 2 36 3 -- 3

Kluyveromyces polysporus 11 13 51 1 21 -- --

Lipomyces lipofer 1 36 3 21 44 5 --

Lipomyces starkevi -- 40 6 5 44 4 --

Pichia fermemans -- 9 19 -- 22 30 16

Pullaria pullulans -- 31 3 9 42 13 1

[1] . RATLEDGE ,C., Biotechnology (H.J. REHM, G.REED), VCH Germany, ed a 2-a, vol 7, 133-197 (1997).

[2] . FOX , S. R., HAMBER, G. M., FRIEND, M., RATLEDGE, C., Lipids 35, 1205-12-14 (2000).

[3] . RATLEDGE, C., Fette Seisen Anstrichmittel 86, 379-389 (1984).

[4] . Boulton, C. A., Ratledge, C., J. Gen. Microbiol., 127,169-176 (1981).

[5] . Boulton, C. A., Ratledge, C., Top. Enz. Ferment. Biotechnol. 9,11-77 (1984).

[6] . Fukui, S., Tanaka, A., Adv. Biochem. Eng., 19, 217-237 (1981).

[7] . Lynen, F., Eur. J. Biochem., 112, 431-442 (1980).

[8] . Boulton, C. A., RatledGE, C., Comprehensive Biotechnology (M. MOO-YOUNG) vol 1 459-482 (1984).

[9] . Rattray, J. B. M., Schibeci, A., Kidby, D. K., Bacteriol. Rev., 39,197-231 (1975).

[10] . Rattray, J. B. M., Hambelton, J. E., Can. J. Microbiol., 26,190-195 (1980).

[11] . Gill, C. O., J. Gen. Microbiol., 89, 293-298 (1975).