بخشی از مقاله
چکیده
در سال هاي اخیر تولید اتانول از منابع تجدید پذیر به عنوان یک منبع سوختی جایگزین یا به عنوان یک ترکیب افزودنی اکسیژن دار مورد بررسی قرار گرفته است ولیکن در حال حاضر محققان به دنبال روشهایی جهت استفاده از بیومس تولید شده می باشند و این یکی از معضلات مهم صنایع بیوتکنولوژي می باشد. مواد خام مورد استفاده جهت تولید بیواتانول به سه دسته کلی؛ قندهاي ساده، مواد نشاسته اي و مواد لیگنوسلولزي تقسیم می شوند. تعداد زیادي از مخمرها و قارچ ها در صنایع تخمیري کاربرد دارند. زیگومیست ها از جمله قارچ هاي فیلامنتوس ساپروفیت هستند که قادر به تولید متابولیت هاي مختلف همچون اتانول می باشند.
قارچ موکور ایندیکوس - موکور رکسی - از جمله قارچ هاي فیلامنتوس متعلق به رده زیگومیست ها می باشد. این قارچ دیمرف بوده و به دو شکل فیلامنتوس - میسلیومی - و مخمري شکل رشد می کند. در مطالعاتی که در سال هاي اخیر انجام شده است. بیومس موکور ایندیکوس حاوي کیتوزان بوده و منبع مناسبی براي تولید این محصول ارزشمند می باشد. در این تحقیق در ابتدا توانایی مورفولوژيهاي مختلف قارچ موکور ایندیکوس جهت تولید بیومس و کیتوزان از ساکاروز، ملاس نیشکر و ملاس چغندر تحت شرایط هوازي و بی هوازي مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که این قارچ قادر به تولید قادر به تخمیر ساکاروز نمی باشد.بدین دلیل در ادامه تحقیقات از انواع ملاس هاي اینورت شده و محلول سنتتیک ساکاروز اینورت شده مورد مطالعه قرار گرفت.
بازده تولید بیومس و کیتوزان از ملاس نیشکر، ملاس چغندر، ساکاروز اینورت شده، ملاس نیشکر اینورت شده و ملاس چغندر اینورت شده در شرایط هوازي و بی هوازي توسط مورفولوژي هاي مختلف موکور ایندیکوس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان می دهد که؛ ماکزیمم بازده تولید بیومس تحت شرایط هوازي بدست می آید، بازده تولید بیومس توسط مورفولوژي مخمري شکل بیش از مورفولوژي میسلیومی است در حالی که سهم کیتوزان موجود در بیومس این مورفولوژي کمتر از مورفولوژي میسلیومی است، ملاس نیشکر و ملاس چغندر هم بصورت خام و هم به صورت اینورت شده منابع مناسبی جهت تولید بیومس و کیتوزان هستند و لیکن جهت تولید اتانول بهتر است از ملاس نیشکر یا از ملاسهاي اینورت شده استفاده نمود.
واژه هاي کلیدي: ملاس نیشکر، ملاس چغندر قند، بیومس، موکور ایندیکوس، مورفولوژي.
١- مقدمه
ملاس از ضایعات صنایع تولید شکر است. تولید سالیانه ملاس در دنیا بین 40 الی 50 میلیون تن در سال می باشد که از این مقدار حدود 75 تا 80 درصد ملاس نیشکر و 20 الی 25 درصد ملاس چغندر است. ملاس به دلیل داشتن قند قابل تخمیر بالا، مایع بودن، ذخیره سازي و حمل ونقل آسان تر، ماندگاري طولانی و دارا بودن اکثر عناصر مورد نیاز براي فعالیت میکروارگانیسم ها یکی از بهترین مواد اولیه براي تولید محصولات بیولوژیک است .[1]در سال هاي اخیر تحقیقاتی برایشناسایی قارچ هاي فیلامنتوس در جهت تولید محصولات بیولوژیکی صورت گرفته است. قارچ موکور ایندیکوس از جمله این میکروارگانیسمها می باشد.این قارچ بازدهی تخمیریبرابر یا بیش از مخمر ساکارومایسس سرویسیهرا داشته و همچنین قادر به تخمیر زایلوز، رشد در دماهاي بالاتر و تولید بیومس با ارزش اشاره کرد .[4 ,3 ,2]
همچنین تحقیقات نشان می دهند که بیومس این قارچ منبع مناسبی براي تولید محصولات با ارزشی همچون کیتین و کیتوزان میباشد .[6 ,5]قارچ موکور ایندیکوس داراي دو مورفولوژي می باشد. این قارچ می تواند به حالت مخمري شکلجلاض یا فیلامنتوسجًض رشدکند.مهمترین ترکیبات دیواره سلولی قارچ ها عبارتند از: کیتین، کیتوزان، گلوکان ها، گلیکوپروتئینها، گلوکونیک اسید و ملانین ها.کیتین و کیتوزان داراي خواصی نظیر غیرسمی بودن، زیست سازگاري و زیست تجزیهپذیري هستند. کیتوزان به عنوان یک ضد میکروب داراي کاربردهاي فراوان در صنایع کشاورزي، غذایی، دارویی و آرایشی میباشد، که بدین لحاظ از این ماده جهت حفاظت مواد غذایی استفاده میشود. کیتوزان همچنین به عنوان یک ماده چسبنده بیولوژیکی جهت حذف یونهاي فلزي سنگین در تصفیه آب و جذب سطحی مواد رنگی بکار می رود.
کیتوزان بدلیل خاصیت هیدروژلهایو توانایی برقراري پیوند با ترکیباتی نظیر کلسترول، چربیها و پروتئینها در تسریع جراحتها و پیچخوردگیها مفید میباشد .[7 ,5]به دلیل محدودیت هاي فصلی و مشکلات مربوط به تهیه و فرآورش کیتوزان در سال هاي اخیر فرآیند تولید کیتوزان به روش بیولوژیکی به عنوان یک جایگزین مناسب براي فرآیند تولید این محصول از پوست بدن سختپوستان مطرح شده است [8 ,6]از بین این ترکیبات مواد پروتئینی موجود در دیواره سلولی و نیز ترکیبات موجود در خود سلول، در دژ قلیایی محلول هستند، در حالی که کیتین، کیتوزان و گلوکان ها در این دژ نامحلولند و کیتین و گلوکان در دژ اسیدي نامحلولند ولی کیتوزان در دژ کمتر از 5/5 محلول است. برهمین اساس معمولا فرآیند استخراج کیتوزان از قارچ داراي سه مرحله اساسی زیر است:
-عملیات استخراج قلیایی: در این مرحله پروتئینها و پلیساکاریدهاي محلول در سود از جرم سلولی جدا میشوند. ماده جامد غیرقابل حل در سود حاصل از این مرحله به اختصار جئهططکصهق کئتأئپکغع طئهفئAضقعA نامیده میشود و به طورعمده شامل کیتین، کیتوزان و گلوکان است .[8]
-عملیات استخراج اسیدي: در ا ین مرحله کیتوزان موجود در قعA در اسید حل میشود در حالی که ترکیباتی مثل کیتین و گلوکان به صورت نامحلول باقی میمانند .[8]
-عملیات استخراج کیتوزان: در این مرحله با اضافه کردن سود به محلول اسیدي حاصل از مرحله دوم، کیتوزان به حالترسوب استخراج میگردد .[8]
-2 مواد مورد استفاده و روش انجام آزمایش ها
مواد شیمیایی مورد استفاده عبارتند از: دي آمونیوم سولفات - مرك - ، سولفات منیزیم 7 آبه - مرك - ، دي پتاسیم هیدروژن فسفات - مرك - ، کلرید کلسیم 2 آبه - مرك - ، عصاره مخمر - پارانادیسا - اسپانیایی - ،پپتون - پارانادیسا- اسپانیایی - ، آگار - پارانادیسا-اسپانیایی - ، هیدروکسید سدیم - مرك - ، سولفوریک اسید - مرك - ، استیک اسید - صنعتی - ، ساکاروز - مرك - ، ملاس چغندرقند - تهیهشده از کارخانجات قندسازي یاسوج - ، ملاس نیشکر - تهیه شده از کارخانجات قندسازي کارون - خوزستان - .فرآیند هیدرولیز آنزیمی با استفاده از آنزیم اینورتا اهداء شده از سوي شرکت نووزایمزدانمارك انجام شد.
-1-2 میکروارگانیسم و محیط نگهداري آن
قارچ موکور ایندیکوس با شماره 22424 از کلکسیون دانشگاه گوتنبرگ سوئد تهیه شد. این قارچ بر روي محیط جامدي که حاوي گلوکز 40 - گرم بر لیتر - ، پپتون 10 - گرم بر لیتر - و آگار 20 - گرم بر لیتر - می باشد، نگهداري شد. کلیه اسلنت ها و پلیتهاي تلقیح شده به مدت 5 روز در دماي 30 درجه سانتیگراد نگهداري و سپس در یخچال نگهداري شد.
-2-2 روش تهیه محیطهاي کشت مایع
-1-2-2 نحوه آمادهسازي محیط کشت مایع جهت فرآیند تخمیر
در این مقاله به منظور بررسی عملکرد موکورایندیکوس از ملاس چغندر و نیشکر جهت تهیه محیط هاي کشت حاوي ملاسچغندر 40 - گرم بر لیتر - و ملاس نیشکر 40 - گرم بر لیتر - استفاده شد.پس از تهیه سوبستراي مورد نظر جهت رشد بهتر قارچ موکور، ترکیبات عصاره مخمرصطعَط؟5، دي آمونیوم سولفات صطعَط؟ 7/5، سولفات منیزیم 7 آبه صطعَط؟ 0/75، دي پتاسیم هیدروژن فسفات صطعَط؟ 3/5 وکلرید کلسیم صطعَط؟ 1 را به محلول محیطکشت اضافه کرده و دژ نهایی آن روي عدد 5/5 تنظیم گردید. محلول حاصله پس از یکنواخت شدن به طور مساویدر چهار ارلن500 میلی لیتر ریخته شده و درب ارلنها توسط درب پوش پنبهاي بسته شد. بدین ترتیب ارلنهاي حاوي محیط کشت بعد از اینکه به مدت 20 دقیقه در درون اتوکلاو با دماي121 درجه سانتیگراد استریل وسپس سرد شدند، آماده مرحله تلقیح میباشند.
-2-2-2 نحوه آمادهسازي محیط کشت مایع هیدرولیز شده براي فرآیند تخمیردر بخشی از آزمایش هاي انجام شده، به منظور شکستن ساکاروز به مونومرهاي تشکیل دهنده اش، از فرآیند هیدرولیز آنزیمیاستفاده گردید. براساس دستورالعمل، دماي بهینه جهت فعالیت این آنزیم 65 درجه سانتیگراد ، دژ بهینه 4/5 و مقدار آنزیم مورد نیاز جهت اینورت نمودن محلول ساکاروز 70 درصد برابر ؟فَ؟ع 130-165 است، تحت این شرایط فرآیند هیدرولیز آنزیمی -2412 ساعت به طول میانجامد.پس از اینکه محلول غلیظتري از سوبستراي مورد نظر در حجم نیم لیتر تهیه شد، دژ آن توسط محلول استیک اسید روي
