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Residui agro-industriali e microorganismi da habitat non-convenzionali per il recupero e la produzione di nuove biomolecole e biomateriali

Parole chiave: residui agro-industriali, bioreattore, caratterizzazione microbica, habitat non-convenzionali.

La ricerca è dedicata alla produzione biotecnologica di biomolecole e biomateriali. Allo scopo, sono seguite due strategie principali: (a) lo sfruttamento di microorganismi recuperati da ambienti non convenzionali, che potrebbero rappresentare una “riserva” di diversità microbica e quindi di nuovi composti e molecole bioattive; (b) la valorizzazione di rifiuti agro-industriali attraverso il recupero e/o la trasformazione della loro frazione organica. I batteri adattati a condizioni ambientali estreme rappresentano potenziali risorse di nuovi pigmenti da impiegarsi come coloranti naturali, di biosurfat-tanti che giocano ruoli importanti nel biorisanamento di siti marini inquinati da xenobiotici o di enzimi extracellulari da utilizzare in processi industriali. Sono attualmente investigati microbioti ottenuti da ambienti estremi quali sab-bie/materiale lapideo del deserto, sistemi salini costieri (“Sebkha”) o nell’entroterra (“Chotts”) nel sud della Tunisia, e diversi siti inquinati nel Mar Mediterraneo.

I residui target da valorizzare sono: (i) acque reflue dalla produzione industriale di olio d’oliva, vino e formaggio, e (ii) crusca di grano. Se le acque reflue contengono composti ad alto valore aggiunto, sono pretrattate via estrazione in fase solida per il recupero di dette molecole (ad esempio, polifenoli presenti in acque di vegetazione, che sono antiossidanti naturali usati in diversi settori industriali). Le acque reflue sono impiegate come materia prima per la produzione biotecnologica di poliidrossialcanoati (PHA), biopolimeri microbici le cui proprietà meccaniche sono simili a quelle del polipropilene. Le stesse acque sono pre-digerite in condizioni anaerobiche acidogeniche per la produzione di acidi grassi volatili, che rappresentano un substrato ideale per la produzione di PHA. La crusca di grano è idrolizzata enzimaticamente per il recupero di acido ferulico e per la sua trasformazione in biovanillina via conversione microbica, dopo purificazione dell’acido ferulico da carboidrati (impiegati come fonte di carbonio per il processo di bioconversione), e fruttooligosaccaridi (FOS) con proprietà prebiotiche.

Principali pubblicazioni

Scoma A., Bertin L., Fava F. (2013). Effect of hydraulic retention time on biohydrogen and vol-atile fatty acids production during acidogenic di-gestion of dephenolized olive mill wastewaters. Biomass and Bioenergy 48, 51-58.

Puoci F., Scoma A., Cirillo G., Bertin L., Fava F., Picci N. (2012). Selective extraction and purifica-tion of gallic acid from actual site olive mill wastewaters by means of molecularly imprinted microparticles. Chem. Eng. J., Vol. 198-199, pp. 529–535.

Scoma A., Pintucci C., Bertin L., Carlozzi P., Fava F. (2012). Increasing the large scale feasibility of a solid phase extraction procedure for the re-covery of natural antioxidants from olive mill wastewaters. Chemical Engineering Journal 198-199, 103-109.

Scoma A., Bertin L., Zanaroli G., Fraraccio S., Fava F. (2011). A physicochemical–biotechnological approach for an integrated valorization of olive mill wastewater. Bioresource technology 102, 10273-10279.

Bertin L., Ferri F., Scoma A., Marchetti L., Fava F. (2011). Recovery of high added value natu-ral polyphenols from actual olive mill wastewater through solid phase extraction. Chemical Engineering Journal 171, 1287-1293.

L. Bertin, S. Lampis, D. Todaro, A. Scoma, G. Vallini, L. Marchetti, M. Majone, F. Fava. (2010) Anaerobic acidogenic digestion of olive mill wastewaters in biofilm reactors packed with ce-ramic filters or granular activated carbon. Water Research 44, 4537 - 49.

Raddadi N., Gonella E., Camerota C., Pizzinat A., Tedeschi R., Crotti E., Mandrioli M., Bianco P. A., Daffonchio D. Alma A. (2011). ‘Candidatus Liberibacter europaeus’ sp. nov that is associated with and transmitted by the psyllid Cacopsylla pyri apparently behaves as an endophyte rather than a pathogen. Environmental Mcrobiology 13, 14-26.

Alma A., Daffonchio D., Gonella E., Raddadi N. (2009). Microbial symbionts of auchenor-rhyncha transmitting phytoplasmas: a resource for symbiotic control of phytoplasmoses. In: Weintraub P.G, Jones P. Phytoplasmas: genomes, plant hosts and vectors. pp. 272-292, Wallingford.

Crotti E., Damiani C., Pajoro M., Gonella E., Rizzi A., Ricci I., Negri I., Scuppa P., Rossi P., Ballarini P., Raddadi N., Marzorati M., Sacchi L., Clementi E., Genchi M., Mandrioli M., Bandi C., Favia G., Alma A., Daffonchio D. (2009). Asaia, a versatile acetic acid bacterial symbiont, capable of cross-colonizing insects of phylogenetically distant genera and orders. Environmental Microbiology 11, 3252-3264.

Di Gioia D., Sciubba L., Ruzzi M., Setti L., Fava F. (2009). Production of vanillin from wheat bran hydrolyzates via microbial bioconversion. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 84, 1441 - 1448.

Sciubba L., Di Gioia D., Fava F., Gostoli C. (2009). Membrane-based solvent extraction of vanillin in hollow fiber contactors. Desalination, 241, 357 - 364.

Progetti di ricerca correlati

EU FP7-KBBE-2010-4 Project ID. 266473: ULIXES (Unravelling and exploiting Mediterra-nean Sea microbial diversity and ecology for xe-nobiotics’ and pollutants’ clean up).

EU FP7-KBBE-2009-3 ID 245267 Project: NA-MASTE (New Advances in the integrated Man-agement of food processing wAste in India and Europe: use of Sustainable Technologies for the Exploitation of byproducts into new foods and feeds).

EU FP7-KBBE-2010-4 ID. 265669 Project: ECOBIOCAP (Ecoefficient Biodegradable Com-posite Advanced Packaging).

EU FP7-2012-ID 311933 Project: WA-TER4CROPS (Integrating bio-treated wastewater with enhanced water use efficiency to support the Green Economy in EU and India).