نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

جداسازی درجای سوکسینیک اسید از محیط تخمیر باکتری کورینه باکتریوم گلوتامیکوم

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
سید عباس شجاع الساداتی
پریسا چارداولی
گروه مهندسی شیمی_بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
چکیده
در تولید محصولات شیمیایی به روش تخمیر، یکی از چالش‌های رایج، مهار تولید توسط تجمع محصول در محیط کشت است. برای غلبه بر این مشکل، روش‌هایی همچون تغییر شرایط محیطی، افزودن مواد کمکی، اصلاح فرمولاسیون محیط و بهبود سویه‌های میکروبی پیشنهاد شده است. در فرایند بی‌هوازی تولید سوکسینیک اسید با استفاده از کورینه باکتریوم گلوتامیکوم، تجمع این متابولیت موجب کاهش راندمان می‌شود. در این پژوهش، با به‌کارگیری روش جداسازی درجا، امکان بهبود راندمان تولید بررسی شد. گروه‌های مختلفی از حلال‌ها شامل حلال‌های گیاهی، الکل‌ها و آلکان‌ها از نظر زیست‌سازگاری و جنبه‌های اقتصادی ارزیابی شدند. برای انتخاب حلال مناسب، از نرم‌افزار اسپن پلاس استفاده گردید. بر اساس نتایج نمودار مصرف گلوکز، رشد باکتری در ساعت 24 مهار شد؛ بنابراین، حلال در همین زمان به محیط کشت اضافه شد. در میان گزینه‌ها، اولئیل الکل به دلیل زیست‌سازگاری بالا، توانایی جذب مطلوب سوکسینیک اسید و قابلیت بازیابی از طریق تقطیر، به‌عنوان مناسب‌ترین حلال انتخاب گردید. بیشترین جداسازی در غلظت (v/v) 10% حاصل شد که منجر به افزایش حدود 15 درصدی راندمان تخمیر گردید.
کلیدواژه‌ها
جداسازی درجا
تخمیر
سوکسینیک اسید
کورینه باکتریوم گلوتامیکوم
موضوعات
[1] Escaniano I.A., Ladero M., Santos V.E., On the Succinic Acid Production from Xylose by Growing and Resting Cells of Actinobacillus succinogenes., A Comparison, Biomass Convers Biorefin, 14(5): 6533-6546 (2024).
[2] Law J.Y., Mohammad A.W., Osmotic Concentration of Succinic Acid by Forward Osmosis: Influence of Feed Solution pH and Evaluation of Seawater as Draw Solution, Chin. J. Chem. Eng., 26(5): 976-983 (2018).
[3] Li Q., Wang D., Hu G., Xing J., Su Z., Integrated Bioprocess for High-Efficiency Production of Succinic Acid in an Expanded-Bed Adsorption System, Biochem. Eng. J., 56(3): 150-157 (2011).
[4] Kaur G., Elst K., Development of Reactive Extraction Systems for Itaconic Acid: A Step Towards In Situ Product Recovery for Itaconic Acid Fermentation, RSC Adv., 4(85): 45029-45039 (2014).
[5] Lemos D.A., Sonego J.L.S., Boschiero M.V., Araujo E.C.C., Cruz A.J.G., Badino A.C., Selection and Application of Nontoxic Solvents in Extractive Ethanol Fermentation, Biochem. Eng. J., 127: 128-135 (2017).
[6] Anvari M., Khayati G., In Situ Recovery of 2,3-Butanediol from Fermentation by Liquid–Liquid Extraction, J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 36(2): 313-317 (2009).
[7] Jeon B.S., Moon C., Kim B.C., Kim H., Um Y., Sang B.I., In Situ Extractive Fermentation for the Production of Hexanoic Acid from Galactitol by Clostridium sp. BS-1, Enzyme Microb. Technol., 53(3): 143-151 (2013).
[8] Inui M., Murakami S., Okino S., Kawaguchi H., Vertès A.A., Yukawa H., Metabolic Analysis of Corynebacterium Glutamicum During Lactate and Succinate Productions Under Oxygen Deprivation Conditions,  Journal of molecular microbiology and biotechnology, 7(4): 182-196 (2004).
[9] میلاد مهریار.، سید عباس شجاع الساداتی.،” شناخت مسیرهای گلوگاهی  در باکتری کورینه باکتریوم گلوتامیکوم به منظور بهبود تولید زیستی سوکسینیک اسید با رویکرد زیست شناسی سامانه‌ها” پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس (1402).
[10] Litsanov B., Brocker M., Bott M., Toward Homosuccinate Fermentation: Metabolic Engineering of Corynebacterium Glutamicum for Anaerobic Production of Succinate from Glucose and Formate, Applied and environmental microbiology., 78(9): 3325-3337 (2012)‏.
[11] Zhu N., Xia H., Yang J., Zhao X., Chen T., Improved Succinate Production in Corynebacterium Glutamicum by Engineering Glyoxylate Pathway and Succinate Export System, Biotechnology letters, 36: 553-560 (2014).
[12] نگین گودرزی.، سیدعباس شجاع الساداتی.، " افزایش بازدهی تولید سوکسینیک اسید در تخمیر دو مرحله‌ای باکتری کورینه باکتریوم گلوتامیکوم" پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس (1402).
[13] serrano-Carreón L., Balderas-Ruíz K., Galindo E., Rito-Palomares M., Production and Biotransformation of 6-Pentyl-α-Pyrone by Trichoderma Harzianum in Two-Phase Culture Systems, Appl. Microbiol. Biotechnol., 58: 170-174 (2002).
[14] Kurzrock T., Weuster-Botz D., Recovery of Succinic Acid from Fermentation Broth, Biotechnol. Lett., 32: 331-339 (2010).