بخشی از مقاله
چکیده
کیتینٌ و کیتوزانٍ نوعی پلیساکارید میباشند که از دو مونومران-استیلگلوکزآمینَ و گلوکزآمینُ تشکیل شده اند؛ مونومر غالب در کیتوزان گلوکزآمین و در کیتین ان-استیلگلوکزآمین میباشد که ترکیب درصد این دو مونومر در هرکدام از این پلیساکاریدها متفاوت میباشد. در این پژوهش به بررسی تغییر منابع نیتروژن - سدیم نیترات و آمونیوم هیدروکسید - در محیط کشت مایع جهت بهینه سازی تولید کیتین و کیتوزان پراختهشد. به این صورت که برای هر منبع دو ساختار رشتهای و مخمری با فرمانتاسیون هوازی در نظر گرفته شد. آنالیز بر روی قارچ موکورایندیکوس نشان داد که ترکیب درصد دیواره سلولی قارچها به مورفولوژی وابسته است و در مقایسه با منبع نیتروژنی استفاده شده در محیط کشت پایه، منبع نیتروژنی آمونیوم هیدروکسید با مورفولوژی رشتهای بیشترین میزان کیتین و کیتوزان 0/69 - گرم به گرم - AIM را نسبت به مورفولوژی مخمری دارا میباشد.
واژههای کلیدی: کیتین، کیتوزان، پلیساکارید، ان استیلگلوکزآمین، گلوکزآمین، موکورایندیکوس، مورفولوژی
-1 مقدمه
در طی سالهای اخیر، کیتین و کیتوزان توجه زیادی را به دلیل خصوصیات بیولوژیکی و فیزیکی متمایز، به خود جلب کرده است که آنها را به پلیمرهای جالب در میان دیگر پلیمرها، برای بیوتکنولوژی، پزشکی، آرایشی و بهداشتی، صنایع غذایی و برنامههای کاربردی نساجی تبدیل کرده است - . - Hayes et al. 2008 کیتین یک زیست پلیمر ساختاری است و همان نقشی که کلاژن در حیوانات و سلولز در گیاهان دارد را بازی میکند . گیاهان در دیواره سلولی خود سلولز تولید میکنند و حشرات و سختپوستان در دیواره سلولی خود کیتین تولید میکنند. سلولز و کیتین دو پلیساکارید مهم و ساختاری هستند که وظیفه حفاظت از گیاهان و حشرات را بر عهده دارند - . - Pillai, Paul, and Sharma 2009
کیتوزان داستیله شده از کیتین است که بهعنوان یک ترکیب ضد میکروبی طبیعی عمل میکند. کیتوزان جز پلیمرهای زیستی طبیعی و زیستتخریبپذیر است - . - Suntornsuk, Pochanavanich, and Suntornsuk 2002امروزه کیتین و کیتوزان از زیستتودهٌ بهدستآمده از موجودات آبزی تولید میشود - . - Nwe, Furuike, and Tamura 2010 بهطور سنتی، کیتوزان اغلب در صنعت با داستیله کردن شیمیایی کیتین حاصل از پوست بدن سختپوستان مانند خرچنگ و میگو به دست میآید - . - Zamani et al. 2007 این در حالی است که زیستتوده قارچهای زیگومایستٍ در دیواره سلولی خود مقادیر قابلتوجهی کیتوزان طبیعی ذخیره میکند، بهعبارتدیگر در این قارچها واکنش دی استیله شدن کیتین و تولید کیتوزان جای خود را به فرایندهای بیولوژیکی تولید کیتوزان داده است - . - Tayel et al. 2010
در مقایسه با کیتین، کیتوزان را میتوان به اشکال مختلف در شرایط بسیار خفیفتر با توجه به حلالیت آن در محلولهای رقیق اسیدی پردازش کرد. کیتوزان به همین دلیل بیوپلیمری جذاب برای کاربردهای متنوع میباشد. بهعنوانمثال کیتوزان با توجه به پروتونه بودن گروه آمین خود میل زیادی به اتصال با مولکولهای رنگ با بار منفی دارد درنتیجه این ماده در حذف رنگ در کارخانههای نساجی کاربرد ویژهای دارد. کیتوزان در لوازمآرایشی و بهداشتی و نیز بهعنوان خواص ضد میکروبی و ضد قارچی هم کاربرد دارد - . - T. Jiang et al. 2014کیتوزان بهطور گسترده در صنایع پزشکی استفاده میشود؛ در چشمپزشکی این ماده بهعنوان مادهی سازندهی لنز برای ساخت لنزهای تماسی با توجه به شفافیت نوری و پایداری مکانیکی آن مورداستفاده قرار میگیرد.
تحقیقات فراوانی استفاده از کیتوزان را بهعنوان بهبوددهنده زخم نشان میدهد.کیتوزان با توجه به ماهیت کاتیونی گروه آمین خود کاربردهای فراوانی دارد که آن را بهعنوان یک ماده زیستی عالی برای حمل پروتئینها و دیگر مولکولهای فعال از طریق وسایل شیمایی و فیزیکی قرار داده است - . - T. Jiang et al. 2014تحقیقات گستردهای درزمینه تولید کیتوزان قارچی و همچنین بهینهسازی شرایط محیط کشت قارچ موکورایندیکوس بهمنظور حداکثر کردن تولید کیتوزان انجامشده است. در اینجا به چند نمونه از کارهای صورت گرفته در داخل و خارج از کشور اشاره می-نماییم.آندرید و همکاران - - Sousa Andrade et al. 2003 در سال 2003 تأثیر نوع و مقدار منابع کربن و نیتروژن بر روی تولید کیتین توسط موکورجاوانکوس، را موردبررسی قراردادند که نشان داد افزایش غلظت منابع کربن به افزایش بازده کیتین منجر میشود.
گوک شونگر - - Göksungur 2004 در سال 2004 رایزپساورایزه - Rhizopus oryzae - را در محیط کشت حاوی ملاس کشت داد و نشان داد که تولید کیتوزان در فرایند میتواند با بهینهسازی غلظت قند اولیه، شدت هوادهی و سرعت آشفتگی از 961 میلیگرم بر گرم به 1109 میلیگرم بر گرم افزایش یابد.لنارتسون و همکاران - - Lennartsson et al. 2009 در سال 2009 به بررسی تأثیر مورفولوژیهای گوناگون قارچ موکورایندیکوس بر دیواره سلولی پرداختند، در گزارش حاصله با تغییر در نرخ تلقیح و شرایط کشت به مورفولوژیهای گوناگون دست یافتند.ویدا مقصودی در سال - Maghsoodi , Yaghmaei, and Beigi 2008 - 2008 اثر منابع مختلف نیتروژن را بر میزان تولید کیتوزان قارچ آسپرجیلوس نیجرٌ موردبررسی قرار داد. کیتوزان از میسلیوم قارچ با استفاده از روش قلیایی گرم و اسید استخراج شد.
نتایج نشان داد که بقایای سویا در رطوبت 37% و 8/4 0/ 26% از نیتروژن بالاترین میزان تولید کیتوزان 17/053 0/95 - گرم / کیلوگرم بستر خشک - را پس از 12 روز دارد. بقایای دانه ذرت مقدار بسیار کم از کیتوزان 1/ 9 0/ 4% - درصد از درصد نیتروژن - را تولید کرد.جیانگ و همکاران - L. Jiang, Pan, and Kim 2011 - در سال 2011 از بین چندین منبع نیتروژنی موردبررسی عصاره سویا به این نتیجه رسیدند که سویا بهترین منبع نیتروژنی است و کیتوزان بیشتری تولید میکند.بهنام و همکاران در سال - Behnam et al. 2015 - 2015کیتوزان تصفیهشده از زیستتوده موکورایندیکوس و همچنین زیست توده و مشتقات آن شامل دیواره سلولی و باقیمانده به جامانده بعد از استخراج کیتوزان برای حذف مس از محلول آبی ارزیابی شد.
کیتوزان با استفاده از اسید هیدروکلریک و اسید استیک استخراج شد. نوع اسید بر ظرفیت جذب کیتوزان تأثیری ندارد ومتقابلاً بر باقیمانده دیواره سلولی، درحالیکه نرخ جذب زیستی توسط جاذبهای تولیدشده با استفاده از استیک اسید خیلی بزرگتر از جاذبهای تولیدشده با استفاده از هیدروکلریک اسید است. بالاترین سطح از حداکثر ظرفیت جذب پیشبینیشده توسط مدل لانگمیر برای دیواره سلولی 84 - میلیگرم / گرم - و کیتوزان 81 - میلیگرم /گرم - پیدا شد، درحالیکه پایینترین سطح برای باقیمانده دیواره سلولی - حدود 3 میلیگرم/گرم - مشاهده شد.
-2 مواد و روشها:
تولید قارچ موکورایندیکوس با مورفولوژیهای مختلف و تهیه AIMاز آنها قارچ موکورایندیکوس بر روی محیط کشتی حاوی 41 گرم گلوکز، 11 گرم پپتون و گرم آگار کشت و سپس به مدت 5 روز درون انکوباتور و دمای 32 درجهی سانتیگراد قرار داده شد و پس از دو روز مورداستفاده قرار گرفت؟ سپس قارچ در محیط کشت مایع بهصورت هوازی کشت داده شد. مورفولوژی قارچ رشدیافته با توجه به تعداد اسپورهای تلقیحی و هوازی بودن یا بیهوازی بودن محیط تعیین شد؟ تعداد اسپور زیاد 106spore/ml - - - 6 - 3 تحت شرایط بیهوازی مورفولوژی مخمری خالص، همان تعداد اسپور در شرایط هوازی مورفولوژی بیشتر مخمری و تعداد اسپور کم - 106 spore/ml - - 3 - 1 در شرایط هوازی مورفولوژی رشتهای را نتیجه×داد”شکل شماره - 1؛ که در این پژوهش به بررسی مورفولوژی رشتهای و مخمری در حالت هوازی
