Optimalisering: Bacterial chitosan: Identification,characterization of strains and optimization of bioprocesses for production

Chitin is a cellulose-like material which is abundant in crustacean shells (e.g. shrimp and crab shells). Chitosan is a water-soluble chitin-derivative which today is manufactured commercially from chitin in a process that uses strong chemicals, with high energy costs and leads to variability in the final product. Chitosan also occurs in the cell walls of fungi, and has recently been discovered to be produced into the medium of certain bacteria. This occurrence of chitosan also enables new manufacturing routes by fermentation. Chitosan has applications ranging from water treatment to dietary supplements as well as some high-cost medical/pharmaceutical applications. Bacterial production also introduces the possibility for tailoring of chitosan for such high cost products. Additionally, a regulatory advantage can be obtained due to the non-animal origin of the material. In this project we have tested several bacterial strains for chitosan production, and some was identified for further investigation. Increasing the yield in these strains is of high priority, to be able to produce materials for application testing and for creating effective production strains. Another important aspect was sequencing of strains to elucidate which genes that are necessary for the production of chitosan and chitosan like biomolecules. Through genetic engineering on one bacterial strain we have generated some mutants with elevated production of extracellular biopolymer. A down-stream process for the isolation of chitosan like biomolecules has been established.

-

Kitosaner er polysakkarider som består av D-glukosamin (GlcN) og N-acetyl-D-glukosamin (GlcNAc). Kitin er sammensatt av kun GlcNAc og foreligger i naturen som en struktur-polymer i krepsdyr. Kitosan fremstilles idag ved kjemisk deacetylering av kitin fra avfall i skalldyr-produksjon (reker, krabber etc). Denne prosessen benytter sterke kjemikalier med høye energikostnader og fører til variasjon i sluttproduktet. Kitosaner har applikasjoner som spenner fra vannbehandling til kosttilskudd. Nylig ble det funnet at noen bakterier produserer og utskiller kitosan, hvilket muliggjør nye måter for fremstilling. Bakteriell produksjon muliggjør også skreddersøm av kitosaner, dvs. kitosaner med definerte og reproduserbare egenskaper når det gjelder acetylering og molekylvekt. Kitosaner med definerte og spesifiserte egenskaper vil øke bruksområdet til å omfatte høykostnads-produkter innen medisinsk og farmasøytisk sektor. I tillegg kan en oppnå en regulatorisk fordel siden det nye kitosanet er av ikke-animalsk opprinnelse. Dette prosjektet tar sikte på å utvikle en bakteriestamme som kan produsere økte mengder av kitosan. Testproduksjon av dette kitosanet vil bli karakterisert i detalj gjennomgå benchmarking for noen få utvalgte produkter.