Leveraging lactic acid bacteria for new sustainable processes

I microrganismi sono presenti in ogni ecosistema, influenzandone fortemente l’equilibrio e le funzionalità. La biodiversità sta subendo modificazioni a livello globale a causa di fattori antropici e naturali con diverse conseguenze sul benessere del nostro pianeta e sull’esistenza umana stessa. Considerata l'importanza della biodiversità, anche nel mondo microscopico, sono state create Collezioni Microbiche e Centri di Risorse Biologiche per preservare la diversità microbica e facilitare il raggiungimento di scopi sia scientifici che industriali. La Collezione Microbica dell'Università di Parma (UPCC-University Parma Culture Collection) è costituita principalmente da batteri lattici (LAB) isolati da varie matrici alimentari. I LAB rappresentano un ampio gruppo di batteri Gram-positivi ubiquitari notevolmente versatili e rilevanti, soprattutto in ambito alimentare e sanitario, grazie alla loro diversità metabolica e adattabilità alle diverse condizioni ambientali. I cambiamenti fenotipici dipendono dalle complesse interazioni tra fattori ambientali e genotipo, e la comprensione delle caratteristiche fenotipiche dei LAB è cruciale per sfruttarne il potenziale in diversi settori. Le attuali tecnologie di sequenziamento del genoma, bioinformatica e tecniche di screening ad alto rendimento applicate a grandi collezioni microbiche ci offrono nuove opportunità per muoverci verso un sistema economico sostenibile. Produrre composti ad alto valore aggiunto di interesse industriale grazie all’impiego di microrganismi è una delle strategie dell'economia circolare. L'implementazione di un modello di economia circolare consente il recupero, mediante approcci biotecnologici, di scarti e sottoprodotti generati a livello globale ogni giorno, fornendo così benefici sia economici che ambientali. All’interno di questo scenario, la presente tesi di Dottorato si è concentrata sulla caratterizzazione fenotipica dei batteri lattici dalla Collezione Microbica dell'Università di Parma. Questo approccio ha permesso di descrivere oggettivamente la diversità microbica e ottenere modelli predittivi al fine di ideare processi mirati. Inoltre, la fenotipizzazione ha permesso di esplorare il potenziale tecnologico dei LAB concentrandosi sulla produzione di acido lattico come precursore di bioplastiche e la valorizzazione dei sottoprodotti del biodiesel.