17. Metaboliti 1 e 2 (produzione amminoacidi)

Metaboliti primari: produzione industriale di aminoacidi

I prodotti finali o intermedi del metabolismo energetico, che vengono prevalentemente riversati all’esterno della cellula nel mezzo colturale, dal quale avviene l’estrazione e la purificazione, sono detti metaboliti primari. Questi prodotti possono, più nello specifico, derivare dal metabolismo anaerobico, come prodotti finali, per esempio acido lattico, acido propionico e acido butirrico. Altri acidi organici, per esempio l’acido citrico, sono invece ottenibili dal metabolismo aerobico, direttamente come intermedi del ciclo degli acidi tricarbossilici (ciclo di Krebs).

Gli intermedi del ciclo di Krebs non sono, tuttavia, spontaneamente accumulati dalla cellula. Occorre pertanto intervenire a livello dei sistemi di controllo, in particolare sulla sintesi e sull’attività di enzimi specifici, che vanno incontro a meccanismi di inibizione/repressione da feedback operata dal prodotto. Anche gli amminoacidi appartengono alla classe di metaboliti primari ottenibili da microrganismi. La via microbiologica è oggi potenzialmente sfruttabile per la produzione della maggior parte degli amminoacidi, anche se non per tutti è stato messo a punto il processo produttivo su larga scala. Tra quelli prodotti industrialmente da microrganismi, spiccano l’acido glutammico e la lisina.

Produzione industriale di aminoacidi

La produzione industriale di aminoacidi mediante fermentazione microbica è aumentata in questi ultimi anni. Gli aminoacidi di maggiore importanza commerciale sono l’acido glutammico e la lisina. Molti microrganismi producono aminoacidi, ma non in quantità tali da rendere il processo fermentativo economico. Per ottenere l’accumulo si può intervenire con approcci diversi, che possono portare alla de-regolazione dei sistemi di controllo. Solitamente il microrganismo impiegato per la produzione di aminoacidi e, in particolare, di acido glutammico e lisina è il Corynebacterium glutamicum.

Inoculando il mosto fatto di scarti zuccherini sterilizzati con ceppi di Corynebacterium glutamicum, si ottiene una fermentazione che porta alla formazione di un brodo ricco di amminoacidi. Una volta terminata la fermentazione, il brodo ricco di amminoacidi viene sterilizzato, filtrato e raffinato, ottenendo l’amminoacido puro in forma cristallina, pronto per essere venduto all’industria farmaceutica, alimentare e dei mangimi per animali.

Produzione di lisina

La lisina, aminoacido essenziale (cioè non siamo in grado di sintetizzarlo), presente in bassa concentrazione nelle proteine vegetali, trova largo impiego come integratore nell’alimentazione a base di cereali, sia per l’uomo sia per gli animali.