Cos’è l’acido poli−γ−glutammico?
L’acido poli−γ−glutammico è un biopolimero naturale derivante da unità ripetitive di acido glutammico.
Industrialmente ha un grosso potenziale derivante dal gruppo funzionale, cerchiato in rosso in figura, pendente dallo scheletro polimerico (-COOH) in quanto questo può essere modificato chimicamente per apportare modifiche alle proprietà del polimero.
L’amminoacido in questione, il glutammato, va a formare legami di tipo ammidico (tra il gruppo -COOH e RNH2) che permettono la formazione del biopolimero.
Chi produce i biopolimeri?
I biopolimeri, come il γ−PGA, sono prodotti da fonti naturali come i microrganismi. Il biopolimero in questione viene prodotto principalmente da gram positivi come il genere Bacillus ma è stato riportato che anche alcuni gram negativi (Fusobacterium nucleatum), archea e eucarioti hanno la capacità di produrlo.
Cenni storici sull’acido poli−γ−glutammico
In figura viene riportata una colazione tradizionale asiatica ricca di nutrienti come vitamine e proteine, il Natto a base dell’Acido poli−γ−glutammico e soia.
Inizialmente non si conosceva cosa ci fosse alla base di questo famoso cibo cinese, solo agli inizi del ‘900 i ricercatori scoprirono che alla base di questo cibo c’era l’azione di Bacillus subtilis che appunto chiamarono ‘Bacillus Subtilis Natto’, tramite tale scoperta, la produzione del Natto ad oggi, risulta molto più sicura, igienica, facilitandone il commercio.
Perché i batteri producono il γ−PGA?
I batteri producono l’acido poli−γ−glutammico (γ−PGA) per diverse ragioni che possono essere di sopravvivenza oppure di difesa. Ad esempio, Bacillus anthracis, patogeno umano, produce questo biopolimero per difendersi dagli anticorpi affinché il nostro sistema immunitario non sia in grado di trovarlo ed eliminarlo. Oppure il γ−PGA è fondamentale per aiutare i microrganismi a sopravvivere nell’ambiente in cui vivono, sequestrando i metalli pesanti tossici oppure diventare fonte di glutammato e dunque di nutrimento.
Industrialmente si vogliono sfruttare questi microrganismi naturali per produrne in larga quantità e per questo si preferisce lavorare con microrganismi GRAS ovvero approvati dalla Food and Drug Administration come microrganismi sicuri per la salute umana.
Il candidato ideale
Bacillus subtilis è il candidato perfetto per la produzione poiché sicuro per la nostra salute e inoltre facile da ingegnerizzare in quanto conosciamo la sequenza del suo genoma. Ci sono numerosi studi a riguardo che permettono la sua ingegnerizzazione genetica per una produzione più elevata di γ−PGA. Ad oggi per fermentazione di Bacillus subtils, con la delezione di geni corrispondenti a enzimi della famiglia delle idrolasi, è stato possibile arrivare ad una concentrazione di 40 gr di biopolimero su 1 litro di brodo di fermentazione.
Applicazioni
Industrialmente è un candidato ideale per le sue notevoli proprietà che possono incidere in diversi campi che vanno dalla medicina dove viene utilizzato nel drug delivery, rigenerazione ossea oppure nel trattamento delle acque reflue come bioflocculante o in cosmetica, industria alimentare come addensante o aromatizzante e tanto altro
Fonti
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