Come i lieviti “alternativi” trasformano il siero di formaggio in bioprodotti?

Nel mondo della bioeconomia, i ricercatori cercano di trasformare gli scarti in risorse utili. Un recente studio ha messo alla prova due lieviti poco conosciuti – Cutaneotrichosporon curvatus e Papiliotrema laurentii – per capire se riescono a crescere su fonti di carbonio a basso costo, come lattosio, glicerolo e glucosio. In provette con diversi rapporti azoto‑carbonio, entrambi i microrganismi hanno prodotto più di 20 g/L di biomassa, con una percentuale di polisaccaridi superiore al 40 % del peso secco. Quando C. curvatus è stato coltivato con glucosio in condizioni di limitazione di azoto, ha rilasciato fino a 13 g/L di mannitolo, un dolcificante a basso contenuto calorico. Entrambi i lieviti hanno anche sintetizzato lipidi ricchi di acido oleico, potenziali materie prime per biodiesel di seconda generazione. La parte più sorprendente è stata la sperimentazione con il siero di formaggio secondario (SCW), un residuo lattiero‑caseario spesso considerato rifiuto. In un bioreattore, P. laurentii ha convertito il SCW in 25,6 g/L di esopolisaccaridi, 37,9 g/L di biomassa e 4,6 g/L di lipidi. Questi risultati mostrano come i lieviti non convenzionali possano contribuire a una economia circolare, trasformando scarti in prodotti ad alto valore aggiunto.

I lieviti non convenzionali studiati appartengono a due generi filogeneticamente distanti. Cutaneotrichosporon curvatus, appartenente alla classe Tremellomycetes, è noto per la sua capacità di metabolizzare zuccheri complessi e di accumulare polisaccaridi intracellulari. Papiliotrema laurentii, invece, è un membro dei Basidiomycota con un metabolismo flessibile verso fonti di carbonio ridotte, come glicerolo. Nei test di screening, i ricercatori hanno variato il rapporto N:C (20, 80, 160 mol/mol) per valutare l’effetto della limitazione di azoto sulla produzione di metaboliti secondari. In condizioni di eccesso di azoto, la crescita cellulare è stata massimizzata, con biomassa superiore a 20 g/L e contenuto di polisaccaridi superiore al 40 % w/w, suggerendo una forte capacità di sintesi di glucani extracellulari. La produzione di mannitolo da C. curvatus è stata favorita da un bilancio redox favorevole in presenza di glucosio, dove il pathway di riduzione del fruttosio-6-fosfato a mannitolo è attivato. I lipidi accumulati da entrambi i lieviti mostrano una composizione di acidi grassi dominata dall’acido oleico (≥40 % w/w), tipica dei trigliceridi a catena lunga adatti alla transesterificazione per biodiesel. L’utilizzo del siero di formaggio secondario (SCW) come substrato ha richiesto una pretrattamento termico per denaturare le proteine e ridurre la viscosità, rendendo disponibili lattosio e proteine solubili. In fermentazione fed‑batch, P. laurentii ha mostrato una cinetica di crescita rapida, con un tasso di consumo del lattosio di circa 0,8 g/L·h, e una secrezione continua di esopolisaccaridi (EPS) di tipo glucano‑ramificato, con peso molecolare medio di 1,2 MDa. L’analisi NMR degli EPS ha rivelato una predominanza di legami β‑1,3 e β‑1,6, conferendo al biopolimero proprietà di viscosità e stabilità termica interessanti per applicazioni alimentari e farmaceutiche. Inoltre, la produzione di lipidi in SCW ha raggiunto 4,6 g/L, con un rendimento di 0,12 g lipidi/g substrato, dimostrando l’efficienza del processo. Questi risultati aprono la strada a impianti di bioprocessi integrati, dove scarti lattiero‑caseari possono essere valorizzati in una catena di prodotti: biomassa per proteine, EPS per additivi, mannitolo per dolcificanti e lipidi per biocarburanti. La scalabilità del processo richiederà ottimizzazioni di parametri operativi (pH, aerazione, regime di alimentazione) e l’adozione di strategie di recupero dei prodotti mediante precipitazione, ultrafiltrazione o estrazione con solventi green. In sintesi, l’impiego di C. curvatus e P. laurentii rappresenta una soluzione promettente per la trasformazione di rifiuti agro‑alimentari in risorse bio‑economiche, con impatti positivi su sostenibilità ambientale e valore economico.