تولید پلی هیدروکسی بوتیرات با استفاده از مخلوط سبوس و جوانه ذرت به روش تخمیر حالت جامد

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی شیمی، آزمایشگاه تحقیقاتی بیوتکنولوژی، صندوق پستی 13114 ـ 16846

چکیده

پلیمر زیست تخریب‌پ ذیر پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB)  فراورده‌ی درون سلولی برخی از میکروارگانیسم‌ ها است که در شرایط سخت به عنوان منبع کربن و انرژی تولید می‌شود. تخمیر حالت جامد (SSF) روشی مناسب برای تولید فراورده ‌های ثانویه می‌ باشد و قابلیت استفاده از ضایعات کشاورزی به عنوان سوبسترا را دارد. در این پژوهش با به‌ کارگیری فرایند SSF ، تولید PHB با استفاده از میکروارگانیسم واترسیا یوتروفا و مخلوط سبوس و جوانه ذرت به عنوان سوبسترای ارزان قیمت مورد بررسی قرار گرفت. عامل‌ های مؤثر بر تولید PHB مانند درصد ترکیب سوبسترا، دما و همچنین غنی ‌سازی سوبسترا توسط ملاس به روش طراحی آزمایش "یک عامل در هر زمان" به منظور افزایش بهره‌وری تولید PHB در مقیاس ارلن مورد بررسی قرار گرفت. بیشینه تولید PHB و بهره ‌وری آن در دمای °C 28، رطوبت اولیه 70%، سوبسترای دارای 50% جوانه ذرت و بدون حضور ملاس به ترتیب برابر g/kg 26/3 و g/kg/h 06/0 به دست آمد.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Castilho L.R., Mitchell D.A., Denise M.G., Freire C., Production of Polyhydroxyalkanoates (PHAs) from Waste Materials and by-Products by Submerged and Solid-State Fermentation, Bioresource Technol., 100, p. 5996 (2009). 

[2] Ray S.S., Bousmina M., Biodegradable Polymers and Their Layered Silicate Nanocomposites: In Greening the 21st Century Materials World, Prog. Mater. Sci., 50, p. 962 (2005).

[3] Khanna S., Srivastava A.K., Recent Advances in Microbial Polyhydroxyalkanoates, Process Biochem., 40, p. 607 (2004).

[4] Steinbuchel A., Fuchtenbusch B., Bacterial and other Biological Systems for Polyester Production, Trends Biotechnol., 16, p. 419 (1998).

[5] کیانوش خسروی دارانی، ابراهیم واشقانی فراهانی، انواع ریزه سازواره و سامانه تولید پلیمر زیست تخریب پذیر پلی هیدروکسی بوتیرات، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)39، ص. 1 (1384).

[6] زهرا بیگم مختاری حسینی، ابراهیم واشقانی فراهانی، سید عباس شجاع الساداتی، افزایش تولید پلی هیدروکسی بوتیرات از متانول به وسیله متیلوباکتریوم اکستروکوئنس و سوبسترای مخلوط، علوم و تکنولوژی پلیمر، 23، ص. 397 (1389).

[7] Mokhtari-Hosseini Z.B., Vasheghani-Farahani E., Heidarzadeh-Vazifekhoran A., Shojaosadati S. A., Karimzadeh R., Khosravi Darani K., Statistical Media Optimization for Growth and PHB Production from Methanol, Bioresource Technol., 100, p. 2436 (2009).

[8] Altman A., Hasegawa P.M., "Plant Biotechnology and Agriculture: Prospects for the 21st Century", 1st ed., Elsevier, (2012).

[9] Ramadas N.V., Singh S.K., Soccol C.R., Pandey A., Polyhydroxybutyrate Production Using Agro-industrial Residue as Substrate by Bacillus sphaericus NCIM 5149, Braz. Arch. Biol. Techn., 52, p. 17 (2009).

[10] Beom Soo K., Production of Poly(3-Hydroxybutyrate) from Inexpensive Substrates, Enzyme Microb. Tech., 27, p. 774 (2000).

[11] Mitchell D.A., Berovic A.M., Kreiger N., Overview of Solid State Bioprocessing, Biotechnol. Annu. Rev., 8, p. 183 (2002).

[12] González J.B., Solid-State Fermentation: Physiology of Solid Medium, its Molecular Basis and Applications, Process Biochem., 47, p. 175 (2012).

[13] Vandamme P., Coenye T., Taxonomy of the Genus Cupriavidus: a Tale of Lost and Found, Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 54, p. 2285 (2004).

[14] Oliveira F.C., Freire D.M.G., Castilho L.R., Production of Poly(3-Hydroxybutyrate) by Solid-State fermentation with Ralstonia Eutropha, Biotechnol. Lett., 26, p. 1851 (2004).

[15] Jiang Y., Song X., Li P., Dai C. and Shao W., High Poly(bhydroxybutyrate) Production by Pseudomonas Fluorescens A2a5 from Inexpensive Substrates, Enzyme Microb. Technol., 42, p. 167 (2008).

[16] Yilmaz M. and Beyatli Y., Poly-b-Hydroxybutyrate (PHB) Production by a Bacillus Cereus M5 Strain in Sugarbeet Molasses, Zuckerindustrie, 130, p. 109 (2005).

[17] Frey D. D. and Wang H., Adaptive One-Factor-at-a-Time Experimentation and Expected Value of Improvement, Technometrics, 48, p. 418 (2006). 

[18] Shahrim Z., Sabaratnam V., Rahman N. A. A., Abd-Aziz S.,  Hassan M. A.,  Karim M. I. A.,Production of Reducing Sugars by Trichoderma sp. KUPM0001 During Solid Substrate Fermentation of Sago Starch Processing Waste Hampas, Research J. Microb., 3, p. 569 (2008).

[19] Miller G. L., Use of Dinitrosalicylic Acid Reagent for Determination of Reducing Sugar, Anal. Chem., 31, p. 426 (1959).

[20] Michel D., Gilles K. A., Hamilton J. K., Rebers P. A. and Smith F., Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substances, Anal. Chem., 28, p. 350 (1958).

[21] Braunegg G. and Lefebre G., Polyhydroxyalkanoates, Biopolymers from Renewable Resources: Physiological and Engineering Aspects, J. Biotechnol., 65, p. 127 (1978).

[22] Law J. H., Slepecky R. A., Assay of Poly-13-Hydroxybutyric Acid, J. Bacteriol., 82, p. 33 (1960).

[23] Sheua D.S., Chenb W.M.,"Thermophilic Bacterium Caldimonas Taiwanensis Produces poly(3-Hydroxybutyrate-co-3-Hydroxyvalerate) from Starch and Valerate as Carbon Sources, Enzyme Microb. Technol., 44, p. 289 (2009).

[24] Sangkharak K., Nutrient Optimization for Production of Polyhydroxybutyrate from Halotolerant Photosynthetic Bacteria Cultivated Under Aerobic-Dark Condition, Electronic J. Biotech., 11, p. 1 (2008).

[25] Zhang L., Zhao H., Gan M., Jin Y., Gao X., Chen Q., Guan J., Wang Z., Application of Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) from Viscosity Reducing of Raw Sweet Potato for Bioethanol Production at Laboratory, Pilot and Industrial Scales, Bioresource Technol., 102, p. 4573 (2011).