Melasa, širok termin koji se koristi za opisivanje koncentrovanih rastvora sokova šećerne trske ili šećerne repe nakon uklanjanja kristala saharoze, je industrijski nusproizvod procesa proizvodnje sirovog šećera. Prirodna melasa ima promenljiv sastav koji nije u potpunosti poznat. Ovaj jaz u znanju predstavlja smetnju i za naučna istraživanja i za industriju, gde se melasa koristi u nekoliko procesa, uključujući proizvodnju gorivnog etanola iz melase fermentacijom sa pivskim kvascem (Saccharomices cerevisiae).
Grupa brazilskih i evropskih naučnika sada je formulisala sintetičku melasu sa sastavom koji se može reprodukovati jer je potpuno poznat. Njihovo istraživanje objavljeno je u časopisu Scientific Reports.
„Glavni cilj je bio pronaći formulu za kvasac koja bi se ponašala što je moguće sličnije kvascu koji se koristi u industrijskoj preradi melase“, rekao je Thiago Basso, poslednji autor članka i profesor na Inženjerskoj školi Univerziteta u Sao Paulu (POLI). -USP) u Brazilu. Baso je savetnik za tezu prvog autora Kevija Eliodorija i drugog autora Gabrijela Kunje.
Istraživači su pokušali da reprodukuju proces proizvodnje etanola u laboratoriji, uključujući karakteristike melase šećerne trske kao medijuma za kulturu kvasca, kako bi se mogle odrediti sve komponente i titracije. Melasa je složena podloga za kulturu čiji sastav značajno varira u normalnim okolnostima.
„Proizveli smo standardizovanu sintetičku melasu koju mogu da testiraju istraživači bilo gde u svetu kao medijum za kulturu za mikroorganizme koje proučavaju. Pored toga, rezultati dobijeni u različitim laboratorijama mogu se lakše uporediti. To je važno za nauku“, rekao je Eliodorio. , dodajući kao primer da je formulacija testirana u Helmholc centru za istraživanje životne sredine u Nemačkoj dok je tamo bio na doktorskoj istraživačkoj praksi.
Pored logističke prednosti koju pruža istraživačkim centrima širom sveta da ga koriste za razvoj bioprocesa, laboratorijski medijum za kulturu se takođe može koristiti za proučavanje uticaja specifičnih komponenti prilagođavanjem nivoa svake od njih posebno. „Ovo je prednost rezultata dobijenih u našoj studiji“, rekao je Basso. „Mogućnost prilagođavanja komponenti olakšava proučavanje efekata inhibitora rasta ili nutritivnih komponenti, na primer, i kvantitativnu analizu metaboličkih tokova, između ostalih faktora.
Primenjena metodologija zasnovana je na kombinaciji podataka objavljenih u literaturi i prethodnih Bassoovih istraživanja, u kojima je formulisao sintetičku melasu bez potpunog definisanja njenog sastava, zbog prisustva peptona, supstance čiji sastav nije ni potpuno kontrolisan ni potpuno poznat. . Sistematska prilagođavanja su vršena korišćenjem podataka iz stvarnih uzoraka, literature i prethodnog sastava.
„Svako prilagođavanje je procenjeno testiranjem rasta kvasca sve dok nismo došli do kompozicije koja je dovela do ponašanja kvasca sličnog onom uočenom u stvarnim melasama“, objasnio je Eliodorio.
Komponente su podeljene u nutritivne grupe (između ostalog soli, organske kiseline, vitamini, elementi u tragovima i šećeri) i analizirane posebno. Ova faza je podrazumevala i razvijanje sastava i karakterizaciju sastojaka koji su najviše uticali na ponašanje kvasca. Prirodna melasa sadrži velike količine fermentabilnih šećera i drugih hranljivih materija.
Nekoliko jedinjenja, uključujući faktore rasta, makro- i mikronutrijente, variraju u zavisnosti od sorte šećerne trske, zemljišta, klime i uslova obrade. Pored toga, neka jedinjenja nastala tokom obrade šećerne trske mogu inhibirati performanse kvasca, utičući na proizvodnju etanola.
Faza validacije je dala veoma zadovoljavajuće rezultate. „Takođe smo pokazali da klasična podloga za kulturu koja se koristi za kvasac, poznata kao IPS [ekstrakt kvasca, pepton i saharoza], ne dozvoljava fiziološko poređenje jer su vrednosti veoma različite sa ovim karakteristikama, dok naš medijum na odgovarajući način oponaša stvarnu melasu, nudeći značajne prednosti i za industrijsku upotrebu i za naučna istraživanja“, rekao je Baso.
Zahvaljujući rezultatima studije, priprema sintetičke melase je postala fleksibilna, jer se proporcije različitih nutritivnih grupa mogu prilagoditi zahtevima. Na primer, grupa je krenula da vidi kako azot utiče na fermentaciju. „Često se kaže da nizak nivo azota povećava proizvodnju etanola. Naši eksperimenti sa prilagođenim nivoima azota pokazali su da je to zaista slučaj“, rekao je on.
„Verujemo da će sintetička melasa razvijena u ovoj studiji otvoriti put istraživačima u različitim delovima sveta da razviju nove bioprocese zasnovane na upotrebi melase šećerne trske, jedne od najvažnijih sirovina u današnjoj industrijskoj biotehnologiji.
Ostali brazilski koautori bili su Reinaldo Giudici, profesor na POLI-USP, i Andreas Gombert, povezan sa Školom prehrambenog inženjerstva na Državnom univerzitetu u Kampinasu (FEA-UNICAMP). Evropski deo tima činili su Morten Somer, profesor na Tehničkom univerzitetu Danske, i Felipe Lino, suosnivač nemačkog startapa Nosh.bio GmbH.
