Varenie cenných mastných kyselín pivovarskými kvasnicami - MedMix
Vedcom sa podarilo vyrobiť mastné kyseliny s krátkym reťazcom ľahko a vo veľkom množstve z cukru alebo odpadu obsahujúceho cukor pomocou pivovarských kvasníc.
Mastné kyseliny s krátkym reťazcom sú hodnotnými zložkami kozmetiky, aktívnych farmaceutických zložiek, antimikrobiálnych látok, aróm alebo mydiel. Doteraz sa dajú získať iba komplexnou extrakciou z určitých rastlín, ako je kokosový orech, alebo chemicky z ropy. Pracovné skupiny profesora Martina Griningera a profesora Eckharda Bolesa z Goetheho univerzity vo Frankfurte uspeli v produkcii takýchto mastných kyselín ľahko a vo veľkých množstvách z cukru alebo sladkého odpadu v procese podobnom ako pri varení piva pomocou pivovarských kvasníc.
Ako uvádzajú vedci v aktuálnych číslach renomovaných časopisov „Nature Chemical Biology“ a „Nature Communications“, mastné kyseliny s krátkym reťazcom sú tiež veľmi žiadané ako predchodcovia palív. „Nová technológia môže byť kľúčovým krokom k nájdeniu alternatívneho prístupu k novým typom biopalív prostredníctvom kvasiniek, ktorých vlastnosti sú takmer identické s vlastnosťami fosílnych palív,“ vysvetľuje Eckhard Boles z Inštitútu pre molekulárne biologické vedy.
Mastné kyseliny produkované rastlinami a zvieratami pozostávajú vo veľkej miere z reťazcov s 18 atómami uhlíka. Sú teda dlhšie, ako požadujú články s krátkym reťazcom. V živých bunkách produkujú mastné kyseliny veľké proteínové komplexy, syntázy mastných kyselín. Pritom zostavili 9 stavebných blokov, každý z 2 atómov uhlíka, v procese s 8 cyklami. Na objasnení trojrozmernej štruktúry syntáz mastných kyselín sa podieľal Martin Grininger, profesor Lichtenbergovho fondu vo Nadácii Volkswagen na Goetheho univerzite a vedúci výskumnej skupiny v Buchmannovom inštitúte pre molekulárne biologické vedy (BMLS). So svojimi podrobnými znalosťami o mechanizme ich pôsobenia dokázal konkrétne zasiahnuť.
"Najprv sme sa pozreli na to, ako syntáza mastných kyselín počíta cykly, aby sme rozhodli, kedy je reťazec pripravený." Našli sme akési pravítko, ktoré meria dĺžku mastných kyselín, “vysvetľuje Martin Grininger. "Upravili sme toto pravítko tak, aby sa syntáza mastných kyselín navzájom merala a uvoľňovala kratšie reťazce." Toto všetko sa stalo najskôr v počítači a v skúmavke “.
S Eckhardom Bolesom, ktorý sa venuje výskumu metabolizmu kvasiniek v susednom Biozentre, vznikla myšlienka používať Grininerove modifikované syntázy mastných kyselín v pivovarských kvasniciach. "Zrazu tieto kvasinky vylučovali mastné kyseliny s krátkym reťazcom v značnom množstve," uvádza Boles. „Rovnako ako pri varení piva, aj teraz môžeme namiesto alkoholu vyrábať cenné mastné kyseliny s krátkym reťazcom.“ Grininger a Boles dodávajú: „Tento vývoj je iba začiatkom. Teraz chceme použiť podobné zmeny ako iné veľké enzýmové komplexy, polyketid syntázy, na syntézu ďalších nových molekúl pre chemický a farmaceutický priemysel, ktoré sú inak ťažko prístupné. ““
Na frankfurtskej univerzite bol vývoj chránený dvoma európskymi a medzinárodnými patentovými prihláškami a teraz hľadá držiteľov licencií na komerčné aplikácie. Grininger a Boles vyvíjajú svoju technológiu spoločne rôznymi smermi. V projekte „Chassy“ financovanom Európskou úniou sa má technológia dostať do priemyselnej vyspelosti. Okrem toho sa v projekte LOEWE „MegaSyn“ financovanom spolkovou krajinou Hesensko majú úpravou polyketidových syntáz vyrábať ďalšie chemické zlúčeniny. A v rámci projektu „Alk2Bio“ financovaného Federálnym ministerstvom pre výživu a poľnohospodárstvo sa kvasinky ďalej vyvíjajú tak, aby vyrábali biopalivá oktanol a heptán z mastných kyselín s krátkym reťazcom.