Celulosa bacteriana
La celulosa bacteriana es un compuesto orgánico con la fórmula ( C
6H
10O
5)
norteproducido por ciertos tipos de bacterias . Si bien la celulosa es un material estructural básico de la mayoría de las plantas, también es producida por bacterias, principalmente de los géneros Acetobacter , Sarcina ventriculi y Agrobacterium . La celulosa bacteriana o microbiana tiene propiedades diferentes de la celulosa vegetal y se caracteriza por su alta pureza, resistencia, moldeabilidad y mayor capacidad de retención de agua. [1] En los hábitats naturales, la mayoría de las bacterias sintetizan polisacáridos extracelulares., como la celulosa, que forman envolturas protectoras alrededor de las células. Si bien la celulosa bacteriana se produce en la naturaleza, actualmente se están investigando muchos métodos para mejorar el crecimiento de la celulosa a partir de cultivos en laboratorios como un proceso a gran escala. Controlando los métodos de síntesis, la celulosa microbiana resultante se puede adaptar para que tenga propiedades deseables específicas. Por ejemplo, se ha prestado atención a la bacteria Acetobacter xylinum debido a las propiedades mecánicas únicas de su celulosa y sus aplicaciones a la biotecnología , microbiología y ciencia de materiales . Históricamente, la celulosa bacteriana se ha limitado a la fabricación de Nata de coco , un producto alimenticio del sudeste asiático. [2]Con los avances en la capacidad de sintetizar y caracterizar la celulosa bacteriana, el material se está utilizando para una amplia variedad de aplicaciones comerciales que incluyen textiles, cosméticos y productos alimenticios, así como aplicaciones médicas. Se han concedido muchas patentes en aplicaciones de celulosa microbiana y varias áreas activas de investigación están intentando caracterizar mejor la celulosa microbiana y utilizarla en nuevas áreas. [1]
Como material, la celulosa fue descubierta por primera vez en 1838 por Anselme Payen. Payen pudo aislar la celulosa de la otra materia vegetal y caracterizarla químicamente. En una de sus primeras y más comunes aplicaciones industriales, la celulosa de la pulpa de madera se utilizó para fabricar papel. Es ideal para mostrar información en forma impresa debido a su alta reflectividad, alto contraste, bajo costo y flexibilidad. El descubrimiento de la celulosa producida por bacterias, específicamente del Acetobacter xylinum , fue acreditado a AJ Brown en 1886 con la síntesis de una estera gelatinosa extracelular. [3]Sin embargo, no fue hasta el siglo XX cuando se llevaron a cabo estudios más intensos sobre la celulosa bacteriana. Varias décadas después del descubrimiento inicial de la celulosa microbiana, CA Browne estudió el material de celulosa obtenido por fermentación del jugo de caña de azúcar de Louisiana y confirmó los resultados de AJ Brown. [4] Otros investigadores informaron de la formación de celulosa por otros organismos diversos como Acetobacter pasteurianum , Acetobacter rancens , Sarcina ventriculi y Bacterium xylinoides . En 1931, Tarr y Hibbert publicaron el primer estudio detallado de la formación de celulosa bacteriana mediante la realización de una serie de experimentos para hacer crecer A. xylinum en medios de cultivo.[5]
A mediados de la década de 1900, Hestrin et al. demostró la necesidad de glucosa y oxígeno en la síntesis de celulosa bacteriana. Poco después, Colvin detectó síntesis de celulosa en muestras que contenían extracto libre de células de A. xylinum , glucosa y ATP. [6] En 1949, Muhlethaler caracterizó la estructura microfibrilar de la celulosa bacteriana. [7] Otros estudios de celulosa bacteriana han dado lugar a nuevos usos y aplicaciones para el material.
Las bacterias que producen celulosa incluyen especies de bacterias Gram negativas como Acetobacter , Azotobacter , Rhizobium , Pseudomonas , Salmonella , Alcaligenes y especies de bacterias Gram positivas como Sarcina ventriculi . [8] Los productores más eficaces de celulosa son A. xylinum , A. hansenii y A. pasteurianus . De estos, A. xylinumes el microorganismo modelo para estudios básicos y aplicados sobre celulosa debido a su capacidad para producir niveles relativamente altos de polímero a partir de una amplia gama de fuentes de carbono y nitrógeno. [9]
