Développement durable de la biotechnologie des microalgues en zone côtière pour l’aquaculture et l’alimentation

Développement durable de la biotechnologie des microalgues en zone côtière pour l'aquaculture et l'alimentation

La recherche et le développement (R&D) spécifiques à la région de systèmes de produits dérivés de microalgues sont cruciaux si l’on veut explorer «l’or vert de la biotechnologie» d’une manière rationnelle et économiquement viable. Les zones côtières, en particulier les emplacements autour de l’équateur, sont généralement considérées comme des sites de culture optimaux en raison de la stabilité de la température annuelle, de la lumière et de la disponibilité immédiate de l’eau de mer. Cependant, une évaluation «du berceau à la tombe» du développement de la biotechnologie des microalgues dans ces domaines, non seulement dans les conditions de laboratoire, mais également dans les domaines n’a pas encore été démontrée.

Dans cette étude, pour évaluer la viabilité de la technologie multi-produits dérivée de microalgues, nous avons montré le développement de la biotechnologie microalgale dans les zones côtières pour l’aquaculture et l’alimentation. En créant et en criblant une collection de microalgues (sub) tropicales, une souche de Chlorella MEM25 avec une croissance robuste dans une large gamme de salinités, températures et intensités lumineuses a été identifiée. L’évaluation de la viabilité économique et des performances de conceptions de systèmes de culture à différentes échelles (photobioréacteurs fermés de 500 L et 5000 L et étangs de course ouverts de 60000 L, ORP) dans les zones côtières dans des conditions géographiques spécifiques a montré les caractéristiques stables et robustes du MEM25 dans différentes conceptions de systèmes de production. et diverses échelles spatiales et temporelles.

Il produit de grandes quantités de protéines et d’acides gras polyinsaturés (AGPI) dans diverses conditions. Les expériences d’alimentation révèlent les mérites nutritionnels du MEM25 en tant qu’additifs alimentaires où les AGPI et les acides aminés essentiels sont enrichis et le régime alimentaire aux algues améliore la croissance des consommateurs. L’évaluation économique met en évidence une rentabilité appréciable de la production de MEM25 en tant qu’alimentation humaine ou animale utilisant des systèmes ORP. Par conséquent, malgré les avantages et les inconvénients, il existe de bonnes opportunités pour le développement de systèmes multi-produits prêts à être commercialisés en utilisant des stratégies de R&D spécifiques à la région pour la biotechnologie des microalgues.

Systèmes sans cellules à membrane augmentée: une nouvelle frontière en biotechnologie

Les protéines membranaires sont présentes dans un large éventail de processus cellulaires, de la synthèse des métabolites primaires et secondaires au transport d’électrons et au métabolisme du carbone unique. Un obstacle majeur à l’application industrielle des protéines membranaires est leur production fonctionnelle difficile. Au-delà de l’expression, du repliement et de l’insertion de la membrane, l’activité des protéines membranaires est influencée par les propriétés physico-chimiques de la membrane associée, ce qui rend difficile l’obtention de performances optimales des protéines membranaires en dehors de l’hôte endogène.

Les SFC sont dépourvues de membranes et peuvent donc être complétées par des membranes mimétiques réglables, spécifiées par l’utilisateur pour générer des environnements personnalisés pour la production de protéines membranaires fonctionnelles d’intérêt. Les SFC à membrane augmentée permettraient la synthèse de métabolites secondaires végétaux plus complexes, la croissance et la division de cellules synthétiques pour l’administration de médicaments et les applications thérapeutiques cellulaires, ainsi que des applications d’énergie verte, notamment la capture du méthane et la photosynthèse artificielle.

Aspergillus terreus est une espèce importante d’Aspergillus, qui a été appliquée dans la production industrielle de l’acide itaconique chimique biosourcé et du médicament hypolipidémiant lovastatine. L’excellente capacité de fermentation a été démontrée dans ces applications industrielles.  Dans cette revue, nous mettons en évidence les travaux récents sur la production de protéines membranaires dans les systèmes sans cellules augmentés par membrane (SFC) et leurs applications. Les réponses de P. veronii 2E et de ses produits en tant que biosurfactants, EPS liés et solubles ont permis l’élimination, la récupération et la biodétection du Cu (II) et du Cd (II), ce qui a abouti à un outil multiple et polyvalent pour des biotraitements durables des eaux usées.

Développement durable de la biotechnologie des microalgues en zone côtière pour l'aquaculture et l'alimentation

Interactions métal-Pseudomonas veronii 2E comme stratégies pour des développements de procédés innovants en biotechnologie environnementale

L’augmentation des rejets industriels est la première cause de contamination des plans d’eau. Les stratégies de survie bactérienne contribuent à la restauration de l’équilibre des écosystèmes en étant des outils utiles pour le développement de biotechnologies environnementales innovantes. Le but de ce travail était d’étudier la biodétection, l’élimination et la récupération de Cu (II) et Cd (II), médiée par des cellules entières, des substances exopolymères (EPS) et des biosurfactants des Pseudomonas veronii 2E indigènes et non pathogènes à appliquer dans le développement de biotraitements des eaux usées. Un biocapteur électrochimique a été développé en utilisant le mécanisme de biosorption de P. veronii 2E médié par la surface cellulaire associée à des substances exopolymères liées.

Une électrode en pâte de carbone modifiée avec P. veronii 2E (CPEM) a été construite en utilisant de l’huile minérale, du graphite pré-lavé et des cellules séchées 24 h. Pour la quantification du Cd (II), le CPEM a été immergé dans du Cd (II) (1-25 μM), détecté par voltampérométrie à onde carrée. Une procédure similaire a été utilisée pour 1-50 μM Cu (II). En ce qui concerne Cd (II), l’élimination médiée par EPS immobilisé a été testée dans un bioréacteur de 50 ml avec 0,13 mM de Cd (II), pH 7,5. Une rétention de métal de 54% par EPS a été obtenue après 7 h de fonctionnement continu, tandis qu’un 40% a été éliminé par une résine témoin.

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De plus, des tensioactifs produits par P. veronii 2E ont été étudiés pour la récupération du Cd (II) adsorbé sur la diatomite, obtenant une efficacité de désorption de 36% à pH 6,5. L’adsorption de Cu (II) à partir d’une solution 1 mM a été testée en utilisant de l’EPS soluble purifié par P. veronii 2E dans des réacteurs à lots de 50 ml (pH = 5,5, 32 ° C). Un 80% du Cu initial (II) a été retenu en utilisant 1,04 g EPS immobilisé. En se concentrant sur la récupération des métaux, la biosynthèse des nanoparticules de Cu (NPs) par P. veronii 2E a été réalisée dans un bouillon Cu (II) -PYG à 25 ° C pendant 5 jours. Les CuNP extracellulaires ont été caractérisées par analyse spectrale UV-Vis tandis que les NP extracellulaires et intracellulaires ont été analysées par des techniques SEM et TEM.