Pigmenti naturali gialli da luce e CO2
Un'alternativa sostenibile ai coloranti alimentari sintetici: "I cianobatteri offrono un enorme potenziale per una biotecnologia rispettosa del clima"
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I ricercatori dell'Università Friedrich Schiller di Jena sono riusciti a produrre pigmenti naturali gialli a partire da anidride carbonica ed energia luminosa. Per farlo, hanno utilizzato cianobatteri in cui sono stati introdotti geni della barbabietola. Come riporta il team nella rivista scientifica Metabolic Engineering, i pigmenti naturali prodotti in modo sostenibile, che hanno proprietà antiossidanti, possono essere utilizzati in prodotti alimentari e cosmetici.
Pigmenti sostenibili invece di additivi sintetici
"La domanda di coloranti alimentari è in crescita e si allontana dai coloranti sintetici per orientarsi verso alternative naturali", spiega Julie Zedler, professore junior di Biologia sintetica degli organismi fotosintetici presso l'Università di Jena. Questa tendenza rende interessanti anche i pigmenti gialli e arancioni del gruppo della betaxantina, che finora sono stati ottenuti dalle piante. "Tuttavia, l'estrazione dei pigmenti dalle piante è in concorrenza con la produzione di cibo. Abbiamo quindi bisogno di alternative per produrre questi pigmenti naturali in modo controllato e sostenibile", continua Zedler. Insieme all'Università di Copenhagen, ha quindi sviluppato un sistema di produzione alternativo basato sui cianobatteri.
Produzione solo con luce e anidride carbonica
A tal fine, i ricercatori hanno trasferito selettivamente i geni della barbabietola (Beta vulgaris) nel batterio fotosintetico Synechocystis. "A differenza dei processi biotecnologici consolidati che utilizzano lieviti o batteri, i nostri cianobatteri funzionano essenzialmente come piccole fabbriche a energia solare", spiega Zedler. "Utilizzano la luce per convertire l'anidride carbonica direttamente in pigmenti naturali di alto valore, senza l'aggiunta di zuccheri o amminoacidi".
Grazie a modifiche metaboliche mirate e all'ottimizzazione delle condizioni di coltivazione, i ricercatori sono riusciti ad aumentare in modo significativo la resa dei pigmenti. In definitiva, hanno ottenuto un aumento di circa 165 volte della produzione di pigmenti rispetto agli esperimenti iniziali. "Si tratta di un passo importante verso una produzione scalabile e sostenibile per l'industria", aggiunge Zedler.
Importanza per la nutrizione e l'ambiente
"Le betaxantine non sono solo coloranti, ma agiscono anche come antiossidanti", aggiunge Zedler. "Potrebbero quindi sostituire gli additivi sintetici nei prodotti alimentari, offrendo al contempo benefici nutrizionali". A lungo termine, i ricercatori vedono anche potenziali applicazioni nel packaging alimentare e nei cosmetici.
Il lavoro evidenzia anche la forza dell'Università di Jena nel campo della biologia microbica e sintetica. "I cianobatteri offrono un enorme potenziale per le biotecnologie rispettose del clima", afferma il responsabile del progetto, la prof.ssa Julie Zedler dell'Università di Jena.
Premio per un ricercatore agli inizi della carriera
Per la sua ricerca, la prima autrice dello studio, Sayali Hanamghar, si è aggiudicata il primo posto al concorso "Three Minute Thesis" dell'Università di Jena nel 2025. Nell'ambito del concorso, ha presentato il suo progetto di dottorato a un vasto pubblico in soli tre minuti.
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