بخشی از مقاله
چکیده
امروزه استفاده از فرآیندهای آنزیمی جهت تولید گلوکز از مواد مختلف به عنوان یک منبع کربنی مناسب جهت تولید محصولاتی همچون اتانول و پلاستیک های زیست تخریب پذیر توجه زیادی را در سراسر جهان بخود جلب کرده است . بنابراین در این مطالعه با توجه به اهمیت تولید گلوکز در صنایع مختلف به بررسی تولید آن از پساب برنج با استفاده از فرآیند هیدرولیز انزیمی توسط قارچ آسپرژیلوس نایجر پرداخته شد. به همین جهت به منظور بهینه سازی میزان گلوکز تولیدی توسط قارچ آسپیژیلوس نایجر به مطالعه تاثیر اثر،pHهای مختلف 4/5 - ، 5 و - 5/5 و دماهای 35 - ،30،25 و - 40 در پساب برنج تهیه شده با غلظت اولیه نشاسته برابر با 40 گرم بر لیتر پرداخته شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که به ترتیب pHبرابر 5 ودمای 35 بیشترین تاثیر رابر وری میزان گلوکز تولیدی توسط قارچ آسپرژیلوس نایجر به میزان18/17و28/06g/l دارند . همچنین نتایج این تحقیق نشان دادکه پساب برنج می تواند به عنوان یک سوبسترای مناسب جهت تولید گلوکز به عنوان یک منبع کربنی برای سایر مصارف مختلف همچون نولید اتانول توسط این قارچ با استفاده فرایند هیدرولیز آنزیمی و تخمیر جداگانه قرار گیرد.
کلمات کلیدی:گلوکز، آسپرژیلوس نایجر،پساب برنج، هیدرولیز آنزیمی
مقدمه
امروزه استفاده از فرایندهای بیولوژیکی جهت تولید مواد اولیه در صنایع مختلف از جمله صنعت مواد غذایی، کشاورزی و سایر صنایع به دلیل مسایل زیست محیطی مختلف توجه محقیق زیادی را درسطح جهان به خود جلب کرده است - . - 1 در این میان استفاده از فرآیندهای آنزیمی به جای استفاده از فرآیندهای شیماییبه منظور تولید قندهای ساده مانند گلوکز به جهت تولید اتانول و سایر فراوردهای با ارزش از موادمختلف نشاستهای، سلولزی و پساب واحده های تولید کننده و مصرف کننده این موادبسیار مهم و ضروری است.اصولا مواد نشاستهدار و فاضلاب تولید شده از واحدهای تولیدکننده یا مصرف کننده این مواد مانند پساب برنج دارای سوبستراهای مناسب و ارزان قیمت برای تولید گلوکز هستند.[2]
به طور مثال استفاده از پساب برنج به عنوان یک سوبسترا تولید تولید گلوکز جهت با استفاده ازفرایند هیدرولیز آنزیمی و تخمیربه منظور اتانول به دلیل مسایل زیست محیطی و عدم رقابت با سایر صنایع از جمله صنعت مواد غذایی وکشاورزی که در واقع یکی از مشکلات اساسی سوختهای زیستی است بسیار ضروری و با اهمیت می باشد - 3و. - 4 مطابق بررسی های صورت گرفته پساب برنج یکی از مهم ترین و فراواترینِِِ پساب شهری است که روزانه به میزان فراوانی تولید و بدون هیچ گونه استفاده یا تصفیهای وارد سیستم فاضلاب شهری وخانگی میگردد.
ورود این پساب به اکوسیستمهای آبی به علت بار بالای مواد غذایی و انواع کاتیونها وآنیونها، باعث مشکلات زیست محیطی ازجمله افزایش COD و BOD این اکوسیستمها شده و صدمات غیر قابل جبرانی به بار می آورد. این پساب به علت فراوان بودن و بار آلی بالا می تواند به عنوان یک مادهی ارزان قیمت و مناسب برای تولید گلوکز که در واقع یک ماده خام اولیه در روند تولید محصولات مختلف در صنعت علوم غذایی وسایر صنایع همچون صنعت اتانول می باشد. اما در میان استفاده از فرایندهای آنزیمی جهت تولید گلوکز از مواد پلی ساکاریدی و پسابهای تولیدکننده ومصرف کننده این مواد با استفاده از مواد میکروارگانیسمهای مختلف مانند قارچ آسپرژیلوس نایجر با توجه به توانایی این قارچ بسیار ضروری است - 5و. - 6
در این میان قارچ Aspergillus nigerبه دلیل توانایی بالادر تولید آنزیمهای هیدرولیز کنندهی مواد پلی ساکاریدی و پسابهای ناشی از آنها مانند آنزیم گلیکو آمیلاز توجه محقیقان زیادی را سطح جهان به خود جلب کرده است - . - 7 بر این اساس با توجه به اهمیت گلوکز در صنایع مختلف از جمله صنعت مواد غذایی و همچنین فرآیندهای هیدرولیز آنزیمی مواد پلی ساکاریدی مطالعه حاضر به بررسی تولید گلوکز از پساب برنج به عنوان یکی از پسابهای شهری توسط قارچAspergillus niger میپردازد. امید بتواند به عنوان یک گزینه مناسب جهت تولید گلوکز برای صنایع مختلف همچون صنعت مواد غذایی یا صنعت تولید اتانول با توجه به اهمیت آن به عنوان یک سوخت زیستی سازگار با محیط زیست بکار گرفته شود.
مواد وروش ها
مخمر ومحیط کشت
در این بررسی از قارچ آسپرژیلوس نایجر به منظور هیدرولیز آنزیمی پساب برنج استفاده شد که از وزارت علوم وتحقیقات فناوری، سازمان پژوهشی، علمی وصنعتی ایران - مرکز کلکسیون قارچ ها وباکتریهای صنعتی وعفونی - به صورت یخ خشک تهیه گردید وسپس در محیط کشت استریل شد.
شرایط انجام آزمایش
هیدرولیزآنزیمی
اتوکلاودردمای 120 درجهبهمدت 20 دقیقهاستریلشد. بعدازاستریلشدنمحیطکشت و سرد شدن آن در دمای محیطدرشرایطکاملا استریل و نزدیکشعلهعملتلقیح قارچبه نسبت 5 درصد محیط کشت انجامپذیرفت. سپس محیط کشت حاوی قارچ آسپرژیلوس نایجر را در انکوباتور در دمای 30 F و pH برابر5/5 در شرایط ساکن به مدت 5 روز تا رسیدن به مرحله نمایی رشد و تزریق به محیط کشت نگهداری شد. همچنین در ظول این آزمایش تنظیمpHبااسیدسولفوریک 1 - H2SO 4 - مولاروسود - NaOH - 1مولار تهیه شده ازشرکتتجاری - Merck - صورتپذیرفت. در هر آزمایش 150mlاز محیط کشت حاوی آب برنج در ارلن های با حجم 500 ml ریخته شد و از زمان صفر تا 72 ساعت هر 12 ساعت 1 نمونه از محیط کشت برای اندازه گیری میزان گلوکز تولیدی توسط قارچ از هیدرولیز پساب گرفته شد. 2سری آزمایش و با غلظت اولیه نشاسته کل40g/l گلوکز - تعیین شده توسط هیدرولیز اسیدی پساب برنج با HCl یک نرمال - برای مطالعه تاثیر اثر pH های مختلف 4/5 - ، 5 و - 5/5 و دماهای 35 - ،30،25 و - 40 درجه بر روی توانایی قارچ آسپیژیلوس نایجر برای هیدولیز آنزیمی پساب ، جهت تولید گلوکز برای تولید اتانول توسط مخمر ساکارومایسس سرویسه انجام شد وهر آزمایش 3 بار تکرارگردید و میانگین گزارش شد.
