Hispanopedia WikiMethylococcus capsulatus es una bacteria cocoide gramnegativa , inmóvil y metanotrófica obligada . M. capsulatus es termotolerante; sus células están encapsuladas y tienden a tener forma diplococoide. La pared celular está compuesta por tres capas: membrana externa, capa de peptidoglicano y membrana interna. Existen extensas membranas intracitoplasmáticas que se cree que se forman por invaginaciones de la membrana celular interna. Se produce un mayor número de estas membranas intracitoplasmáticas cuando M. capsulatus se cultiva con una alta proporción de cobre respecto a la biomasa. Además del metano , M. capsulatus es capaz de oxidar algunos compuestos orgánicos que contienen hidrógeno, como el metanol . Se ha utilizado comercialmente para producir alimento para animales a partir de gas natural . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
Metabolismo y genética
Methylococcus capsulatus es un metanótrofo de tipo I, lo que significa que pertenece a las Gammaproteobacterias y que utiliza la vía del ribulosa monofosfato (RuMP) para la asimilación de formaldehído . El metano se oxida primero a metanol, que luego se convierte en formaldehído. El formaldehído puede (1) oxidarse aún más a formato y dióxido de carbono para la producción de energía o (2) asimilarse en biomasa .
Se han aislado y estudiado diversas cepas de M. capsulatus , en particular M. capsulatus (Bath), M. capsulatus (Texas) y M. capsulatus (Aberdeen). La secuencia del genoma de M. capsulatus (Bath) está disponible. [ 5 ]
Requisitos de crecimiento
También se ha demostrado que M. capsulatus es termotolerante, es decir, puede crecer bien hasta 50 °C, aunque su temperatura óptima de crecimiento es de 37 °C. [ 6 ] Además, M. capsulatus puede vivir en condiciones con poco oxígeno molecular disponible. [ 7 ] Este microorganismo se puede encontrar en el estómago de especies monogástricas como cerdos , pollos , visones , zorros y diversas especies de peces como el salmón del Atlántico , el fletán del Atlántico y la trucha arcoíris . [ 7 ]
Para producir la proteína bacteriana derivada del proceso de oxidación del metano , M. capsulatus debe colocarse en una cámara de fermentación aeróbica, también conocida como fermentador de bucle. M. capsulatus utiliza 2 m³ de gas natural por kilogramo de biomasa seca producida. Se debe agregar un cultivo de bacterias heterogéneas para fomentar un sistema continuo en el fermentador de bucle. El gas natural contiene metano , etano y propano , y requiere las siguientes bacterias para metabolizar cada compuesto: Methylococcus capsulatus, Brevibacillus agri y Aneurinibacillus . [ 7 ]
Aplicaciones
Producción de piensos
El abundante suministro de gases naturales, el costo razonable y el transporte económico hacen que esta fuente de alimentos sea una alternativa rentable. [ 7 ]
Un cultivo mixto de bacterias se coloca en un fermentador de circuito continuo con un aditivo de amoníaco como fuente de nitrógeno. Esto podría reducir el crecimiento de la proteína bacteriana, por lo que se añaden soluciones de oxígeno y minerales al fermentador . Las células producidas se recolectan y procesan continuamente para crear la "bioproteína" o harina bacteriana (BM) final, que se utiliza comercialmente como alternativa para la alimentación animal. El procesamiento de las células incluye centrifugación , ultrafiltración , inactivación térmica y secado por aspersión . Es importante inactivar las bacterias para reducir los posibles riesgos para la salud al consumir la BM. Aunque las bacterias utilizadas en el cultivo mixto no son patógenas , los riesgos son mínimos si se procesan y consumen sin inactivación. [ 7 ]
Este método de producción de alimento para animales es beneficioso para mitigar la abundancia de gas natural en la atmósfera. Se ha demostrado que la harina bacteriana mejora la calidad de la carne en animales monogástricos después de incorporarla a su dieta. El almacenamiento de carne animal sacrificada ha mostrado una mayor estabilidad y calidad de la carne animal congelada. [ 7 ]
La harina bacteriana contiene un alto contenido de ácidos nucleicos , lo que la hace inadecuada para el consumo humano. [ 7 ]
Uso comercial
En 1999, Norferm, filial de la petrolera noruega Statoil , inauguró una planta con una capacidad de 10 000 toneladas anuales para producir piensos para animales a partir de gas natural procedente de M. capsulatus [ 3 ] en Tjeldbergodden , Noruega. La planta fue clausurada en 2006 debido a su insostenibilidad, consecuencia de los bajos precios del producto, la falta de aprobación por parte de la UE [ 4 ] y los elevados precios del gas natural [ 8 ] .
En 2016, Calysta , una empresa biotecnológica estadounidense, abrió una planta en Teesside , Reino Unido, para producir hasta 100 toneladas de alimento para peces al año a partir de gas natural utilizando M. capsulatus. [ 4 ] La empresa también anunció planes para construir una planta similar en Memphis, Tennessee [ 9 ] con una capacidad eventual de 200 000 toneladas al año con la empresa agrícola Cargill . [ 4 ] [ 9 ] Otra empresa, Unibio , también abrió una planta para producir alimento para animales a partir de gas natural en 2016 con una capacidad de 80 toneladas por año utilizando M. capsulatus en Kalundborg , Dinamarca. [ 10 ] En 2018, un licenciatario de Unibio construyó una planta a escala industrial en Ivangorod, Rusia, cerca de la frontera con Estonia. La planta tiene una capacidad de 6000 toneladas de proteína por año. [ 11 ]
Referencias
- ↑ Woern, Carlos; Grossmann, Lutz (diciembre de 2023). "Tecnología de fermentación de gas microbiano para la producción sostenible de proteínas alimentarias". Biotechnology Advances . 69 108240. doi : 10.1016/j.biotechadv.2023.108240 . PMID 37647973 .
- ^ Xu, Jian; Wang, Jie; Mamá, Chunling; Wei, Zuoxi; Zhai, Yida; Tian, Na; Zhu, Zhiguang; Xue, Min; Li, Demao (marzo de 2023). "Abrazar un futuro con bajas emisiones de carbono mediante la producción y comercialización de proteína gaseosa C1" . Avances de la biotecnología . 63 108096.doi : 10.1016/ j.biotechadv.2023.108096 . PMID 36621726 .
- 1 2 "Cadena de valor de la naturaleza" (PDF) . Producción de biomasa. Norferm. Archivado del original (PDF) el 2 de agosto de 2019. Consultado el 12 de diciembre de 2016 .
- 1 2 3 4 Le Page, Michael (19 de noviembre de 2016). "Los alimentos elaborados con gas natural pronto alimentarán a los animales de granja y a nosotros" . New Scientist . Consultado el 11 de diciembre de 2016 .
- ↑ Ward, Naomi; Larsen, ØIvind; Sakwa, James; Bruseth, Live; Khouri, Hoda; Durkin, A. Scott; Dimitrov, George; Jiang, Lingxia; et al. (2004). "Perspectivas genómicas sobre la metanotrofia: la secuencia genómica completa de Methylococcus capsulatus (Bath)" . PLOS Biology . 2 (10) e303. doi : 10.1371/journal.pbio.0020303 . PMC 517821. PMID 15383840 .
- ↑ Foster, J.; Davis, Richard (mayo de 1966). "Un coco dependiente del metano, con notas sobre la clasificación y nomenclatura de bacterias obligadas que utilizan metano" . Journal of Bacteriology . 91 (5): 1924– 1931. doi : 10.1128/JB.91.5.1924-1931.1966 . PMC 316146. PMID 5937247 .
- 1 2 3 4 5 6 7 Øverland, Margareth; Tauson, Anne-Helene; Shearer, Karl; Skrede, Anders (junio de 2010). "Evaluación de productos de bacterias metano-utilizadoras como ingredientes de piensos para animales monogástricos". Archives of Animal Nutrition . 64 (3): 171– 189. doi : 10.1080/17450391003691534 . PMID 20578647 .
- ↑ Fletcher, Rob (10 de julio de 2015). "Convirtiendo el metano en alimento" . Experto en acuicultura . Norsk Fiskeoppdrett AS . Consultado el 12 de diciembre de 2016 .
- 1 2 "Nueva empresa selecciona la planta de Cargill en Tennessee para producir Calysta FeedKind® Protein" (Comunicado de prensa). Calysta. 29 de noviembre de 2016. Consultado el 11 de diciembre de 2016 .
- ↑ "Unibio completa la planta comercial en Dinamarca y entra en la fase comercial" . Business Wire. 31 de octubre de 2016. Consultado el 12 de diciembre de 2016 .
- ↑ Byrne, J. (13 de septiembre de 2018). "Finaliza la construcción de la planta de metano a proteína respaldada por Unibio en Rusia" . feednavigator.com . Consultado el 6 de septiembre de 2022 .
- Gammaproteobacteria
- Taxones nombrados por William P. Davis