بخشی از مقاله
چکیده
نیترات آمونیوم به عنوان یک منبع نیتروژن در تولید صمغ ژلان با اسفنگوموناس پاسیموبیلیس NK2000 رشد سلول را افزایش میدهد اما کاهش آن برای تولید بالاتر صمغ ژلان ضروری است. بالاترین تولید صمغ ژلان در هنگامی است که غلظت گلوکز و باکتو پپتون به ترتیب برابر 0.2% w/v و 0.05 % w/v باشند و مقدار آن برابر 3.27 gr/lit است. تولید صمغ ژلان با استفاده از اسفنگوموناس پاسیموبیلیس NK2000 هنگامی که غلظت تفاله سویای جایگزینِ باکتو پپتون شده به 2.0% w/v افزایش پیدا کند افزاده میشود. بالاترین تولید صمغ ژلان در شرایط فلاسک هنگامی که غلظت گلوکز و تفاله سویای بدون نیترات آمونیوم هرکدام 2.0% w/v باشد برابر 7.33 g/lit است.
بالاترین تولید صمغ ژلان با غلظت مشابه گلوکز و تفاله سویا در 71 بیورآکتور برابر 7.50 g/lit بوده و با در نظر گرفتن مقدار %2 گلوکز و % 0/05 باکتو پپتون برابر 4.95 g/lit بود . محیط کشت و شاخه باکتریایی: اسفنگوموناس پاسیموبیلیس NK2000 جداسازی شده در این تحقیق یک متغیر اسفنگوموناس پاسیموبیلیس ATCC31461 القا شده توسط UV میباشد، تفاله سویای استفاده شده در این تحقیق یک محصول فرعی کشت و صنعتی از یک کارخانه داخلی میباشد.
در این تحقیق مشخص شد نیترات آمونیوم به عنوان منبع نیتروژن رشد سلول را افزایش میدهد اما تخلیه آن برای تولید بالاتر صمغ ژلان با اسفنگوموناس پاسیموبیلیس NK2000 همانگونه که در سایر گزارشات نشان داده شده ضروری است. استفاده از تفاله سویا توانست بسیاری از خصوصیات نا مطلوب همراه با تولید صمغ ژلان را حل کند که میتواند با محیط های کشت با کیفیت تر و ارزان تر هزینه های تولید را کاهش دهد و همچنین توسعه استفاده از تفاله سویا به عنوان زیرساختار تولید صمغ ژلان میتواند آلاینده های محیطی ناشی از تخلیه محصولات فرعی کارخانجات کشت و صنعتی را کاهش دهد.
مقدمه :
پلی ساکاریدهای خارج سلولی که به طور تجاری به عنوان صمغ ژلان و یا پلی ساکاریدهای نا همگن - PS-60 - شناخته میشوند با اسفنگوموناس پاسیموبیلیس - قبلا سدوموناس الودیا خوانده میشد - تولید می شوند. صمغ ژلان از تتراساکاریدهای تکرار شونده ی خطی:
- 3 - - -D-Glc- - 1 4 - - -DGluA- - 1 4 - - -D-*OF - 1 4 - - -L-Rha- - 1 - مرکب از Glc, GlcA, Rha تشکیل میشود. صمغ ژلان در بازه وسیعی از - 3/5-8 - pH پایداری خوبی از خود نمایش میدهد. پایداری اسیدی صمغ ژلان یک ویژگی ممتاز در تولیدات بر مبنای میوه جات است. به خاطر خاصیت تولید ژل تغییرپذیر گرمایی آن صمغ ژلان میتواند جایگزین آگار شود. به علت تنوع ساختار و خصوصیات صمغ ژلان کابرددر صنایع غذایی، دارویی و یا سایر زمینه ها نظیر بافندگی، پایدارسازی، تغلیظ، تعلیق و عامل ژلی بودن دارد. تنها در اروپای غربی فروش نهایی ژلاتین 60000 تن در سال است که %80 آن در صنایع غذایی است. یکی از جایگزین های ممکن ژلاتین در کارخانه های صنایع غذایی صمغ ژلان است.
تفاله سویا یک محصول فرعی کشت و صنعتی است، و چونکه منبع غنی ای از کربوهیدرات ها و پروتیین هاست، تخلیه آن به عنوان پسماند در محیط یک ضرر بزرگ در منابع طبیعی پایان پذیر و باعث مشکلات جدی محیط زیستی است. به علت موجودی بسیار زیاد این نوع از محصولات فرعی کشت و صنعتی با قیمت بالا، استفاده آنها به عنوان زیرساختار تولید اتانول، زیلیتول، اسید سیتریک و اسید لاکتیک،مورد بررسی قرار گرفت.تولید صمغ ژلان با منابع مختلف کربن شامل کشک عصاره پنیر گزارش شده اما در آن هیچ بررسی روی جایگزینی منابع نیتروژن تولید ژلان انجام نشده است. هدف این تحقیق آزمایش توانایی تفاله سویا به عنوان زیرساختار تولید صمغ ژلان با استفاده از اسفنگوموناس پاسیموبیلیس NK2000 میباشد.
مواد و روش ها:
محیط کشت و شاخه باکتریایی:
اسفنگوموناس پاسیموبیلیس NK2000 جداسازی شده در این تحقیق یک متغیر اسفنگوموناس پاسیموبیلیس ATCC31461 القا شده توسط UV میباشد، محیط کشت استفاده شده برای رشد سلول و تولید صمغ ژلان مولفه های زیر را شامل میشود Glucose,20.0; K2HPO4, 0.5; : - gr/lit - MgSO4·7H2O,0.1; NH4NO3, 0.9; و باکتو پپتون 0/5 و 0/1 میلی لیتر محلول نمک معدنی که محلول نمک معدنی از موارد زیر تشکیل میشود FeSO4·7H2O,2.487; H3BO3,0.285; CuCl2,27; ZnCl2,21; CoCl2·6H2O,74; MnCl2·4H2O,1.8; : - mgr/lit - MgMoO4, 23 وتترا سدیم - دی هیدرات - 2/1 گرم. pH محیط قبل از استریلیزه کردن بین 6/5 تا 6/8تنظیم شد. منبع کربن به صورت جداگانه در حرارت 121 درجه سانتیگرادبه مدت 15 دقیقه اتوکلاو شده و در شرایط ضدعفونی به محیط کشت اضافه شد.
تفاله سویا به عنوان زیرساختار تولید صمغ ژلان:
تفاله سویای استفاده شده در این تحقیق یک محصول فرعی کشت و صنعتی از یک کارخانه داخلی است و از مولفه های زیر بر حسب درصد تشکیل میشود: 17/2 کربوهیدرات، 8/1 چربی، 29/4اَش، 0/4 کلسیم، 0/5 فسفات و 11 درصد رطوبت.
شرایط کشت برای تولید صمغ ژلان :
کشت آغاز کننده با انتقال اسلانت های سلول های آگار به 50 میلی لیتر از محیط کشت با 2%w/v گلوکز در فلاسک های ارلن مایر 250 میلی لیتری تدارک دیده شد.این کشت در محفظه رشد لرزان 200rpm در دمای 30 درجه سانتیگراد به مدت یک روز خوابانیده میشود و به عنوان ماده تلقیح برای 100 میلی لیتر محیط کشت در یک ارلن مایر 500 میلی لیتری استفاده میشود. کشت به مدت 7 روز در دمای 30 درجه سانتیگراد خوابانیده میشود. این شت به عنوان ماده ی تلقیح برای 51 محیط کشت با %2 گلوکز به عنوان منبع کربن برای 71 تخمیر کننده استفاده میشود. کشت به مدت 3 روز در دمای 30 درجه سانتیگراد خوابانیده میشود. اندازه ماده تلقیح 5% v/v و سرعت همزن 400rpm با نرخ هوادهی 1vvmبود.
شستشوی صمغ ژلان:
روش شستشوی صمغ ژلان استفاده شده در این تحقیق در ادامه می آید. براث کشت به مدت 10 دقیقه در دمای 95 درجه سانتیگرادگرم میشدند. pH براث کشت گرم شده با یک مول NaOH روی 10 تنظیم w/v سپس با یک مول HCl خنثی سازی شد. براث گفته شده برای جداسازی سلول ها به مدت 10 دقیقه با شتاب 10000g سانتریفیوژ شدند. مواد شناور شده با %2 حجم ایزوپروپانول مخلوط شدند.این مواد رسوب شده به طور مکرر با استون و اتر شستشو شدند،در آب یون زدوده حل شدند و با استفاده از تیوب های تجزیه با وزن مولکولی مشخص بین 14000-12000 از آب یون زدوده تجزیه شدند و بعد از تجزیه برای 3-2 روز با 4 یا 5 تغییر در آب یون زدوده،محلول در لوله های خالی از هوا خشک شد و محصول صمغ ژلان با ورز دادن شکل گرفت.
روش های تحلیلی:
برای تعیین زیست توده، سلول ها با آب مقطر شسته شدند و وزن خشک سلول برای تثبیت وزن با توزین مستقیم زیست توده بعد از خشک کردن در دمای 150-100 درجه سانتیگراد اندازه گیری شد.کاهش مقدار شکر با روش اسید دی نیتروسایکلیک تعیین شد.
نتایج و مباحثه:
نیترات آمونیوم به عنوان منبع نیتروژن برای تولید صمغ ژلان:
منبع نیتروژن برای رشد سلول و تولید صمغ ژلان با استفاده از اسفنگوموناس پاسیموبیلیس ATCC31461 برابر % 0/05 باکتو پپتون و %0/09 نیترات آمونیوم است. تاثیرات نیترات آمونیوم به عنوان منبع نیتروژن برای رشد سلول و تولید صمغ ژلان با اسفنگوموناس پاسیموبیلیس NK2000 مورد مطالعه قرار گرفت - جدول. - 1 در جایی که غلظت نیترات آمونیوم زیاد شد رشد سلول و تولید صمغ ژلان افزایش یافت اما بیشینه تولید صمغ ژلان در ظروف بدون نیترات آمونیوم رخ داد. تولید صمغ ژلان با %2 گلوکز و %0/05 باکتو پپتون بدون نیترات آمونیوم برابر 3/15 گرم بر لیتر و نرخ تبدیل صمغ ژلان برابر %16 بود.
باکتو پپتون به عنوان منبع نیتروژنن برای تولید صمغ ژلان :
تاثیرات باکتو پپتون بدون نیترات آمونیوم به عنوان منبع یگانه نیتروژن برای رشد سلول و تولید صمغ ژلان نیز مورد بررسی قرار گرفت - جدول. - 2 با غلظت محدودی از باکتو پپتون رشد سلول و تولید صمغ ژلان افزایش پیدا کردند. بیشینه تولید صمغ ژلان با اسفنگوموناس پاسیموبیلیس NK2000 برابر g/lit 3.27 بود و هنگامی بدست آمد که غلظت گلوکز و باکتو پپتون برابر w/v %2 و w/v %0/05 بود. تولید صمغ ژلان بدون نیترات آمونیوم 3 برابر بیشتر از تولید آن با w/v % 0/09 نیترات آمونیوم، که غلظت نیترات آمونیوم آن قبلا برای تولید صمغ ژلان تعیین و بهینه شده بود، همانطورکه رشد سلولی اسفنگوموناس پاسیموبیلیس NK2000 با w/v % 0/09 نیترات آمونیوم 2 برابر بیشتر از تولید آن بدون نیترات آمونیوم بود.
تفاله سویا جایگزین باکتو پپتون برای تولید صمغ ژلان :
تاثیرات تفاله سویایِ جایگزینِ باکتو پپتونِ بدون نیترات آمونیوم شده برای رشد سلول و تولید صمغ ژلان مورد تحقیق قرار گرفت. غلظت تفاله سویا در محیط کشت در رنج w/v 3.0%-0.0% بود. تولید صمغ ژلان با اسفنگوموناس پاسیموبیلیس NK2000 با افزایش غلظت تفاله ی سویای جایگزین شده تا مقدار w/v % 0/2 افزایش پیدا کرد. بیشینه تولید صمغ ژلان برابر 7.33 g/lit هنگامی بدست آمد که غلظت گلوکز و تفاله سویا بدون نیترات آمونیوم به ترتیب 0.2, 2.0% w/v بودند و نسبت تبدیل صمغ ژلان از گلوکز برابر %37 بود.
