بخشی از مقاله
چکیده
تولید گلوکز از ترکیبات لیگنوسلولزی موارد استفاده فراوانی به عنوان ماده اولیه تخمیر برای تولید اتانل و بسیاری از محصولات دیگر دارد. لینتر که از ضایعات کارخانجات پنبه می باشد حاوی درصد بالائی سلولز می باشد. سلولز میتواند توسط آنزیم سلولاز به مونومر اولیه خود که گلوکز می باشد تبدیل شود. در طی این تحقیق از میان سه نوع آنزیم صنعتی سلولاز از محصولات شرکت طSط آلمان، آنزیم TXLزن که فعالیت بالاتری نسبت به بقیه داشت برای فرآیند هیدرولیز انتخاب گردید.
برای انجام عملیات هیدرولیز برای افزایش دسترسی آنزیم به سطح سلولز لینتر، ابتدا بر روی لینتر پخت قلیائی انجام گردید. سپس لینتر در شرایط مناسب هیدرولیز و گلوکز تهیه گردید. نتایج آزمایشات نشان داده که با استفاده از ٢٤ واحد آنزیم - برمبنای واحد فیلتر واتمن - به ازای هر گرم لینتر پس از مدت ٤٨ ساعت ٥٠% لینتر میتواند به گلوکز تبدیل گردد..
کلمات کلیدی: سلولاز، هیدرولیز آنزیمی، لینتر، گلوکز
مقدمه
ترکیبات لیگنوسلولزی مانند لینتر، باگاس ، ضایعات چوب از جمله مواد ارزان قیمتی هستند که می توانند برای تولید مواد اولیه تخمیر بکار روند. . این ترکیبات در حالت عادی قابل مصرف برای میکروارگانیسم های معمولی نمی باشند. بنابراین ابتدا لازمست توسط عملیات هیدرولیز به مواد قابل تخمیر تبدیل شوند. در مرحله بعد با انجام عملیات تخمیر، گلوکز و دیگر قندهای حاصل از هیدرولیز توسط میکروارگانیسمهای مناسب به اتانول و یا محصولات دیگر تبدیل می گردند.ب١م یکی از روشهای تبدیل ترکیبات لیگنوسلولزی به مواد قابل تخمیر، هیدرولیز آنزیمی میباشد.
در این روش سلولز موجود در این ترکیبات توسط آنزیم به گلوکز تبدیل میگردد.ب ٢م آنزیم سلولاز به وسیله میکروارگانیسم های مختلف از قبیل باکتریهای هوازی و غیرهوازی ب٣و٤م و قارچ های غیره وازی تولید میشود.سلولاز تولید شده از باکتری هنوزمرکز مطالعات می باشد.اخیراﹰ لوگدال١ و همکارشب٨م سلولازهای تولید شده از باکتریها را بازبینی کرده و ٤٦ واحد باکتری تولید کننده سلولاز را معرفی نمودند.
بهترین باکتریهای غیرهوازی شامل: اکتیویبرو٢، کلوستریدیوم٣، باکتریودس٤ ، میکرومونوسپور٥ ورومینوکوکوس٦ میباشد و همچنین بهترین نمونه باکتریهای هوازی شامل: اسیدوترموس٧، باسیلوس٨، سلولوموناس٩،سلویبری١٠، سودوموناس ١١ وترمومونوسپور١٢ می باشد. قارچها در این زمینه بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند.یکی از مهمترین قارچها تریکودرماریزی١٣می باشد.آنزیم سلولاز معمولاﹰ مخلوطی از چندین نوع آنزیم میباشد حداقل سه گروه از آنزیمهای سلولاز درهیدرولیز درگیر هستند:
- اندوگلوکاناز - مانند اندو ١و٤-دی-گلوکانوهیدرولاز١٤ - که به نواحی باکریستالینی کمترزنجیره سلولزحمله کرده، ایجاد یک سر آزاد در زنجیر میکند.
- اگروگلوکاناز یا سلوبیوهیدرولاز - مانند ١و٤-بی-دی-گلوکان سلوبیوهیدرولاک١٥ - که به تخریب بیشتر سلولز از طریق جدا کردن واحدهای سلوبیوز میکند.
- بتا-گلوکوسیداز که سلوبیوز را به گلوکز تبدیل میکند.
در کنار آنزیمهای فوق تعدادی آنزیم وجود دارد که میتواند همیسلولز را تخریب نماید مانند گلوگورونیداز، استیل استراز، زایلاناز، زایلوزیداز، گالاکتوماناز، و گلوکوماناز.ب ٩م فرآیندهائی برای افزایش راندمان آنزیم سلولاز قبل از انجام هیدرولیز صورت میگیرد که تحت عنوان فرآیندهای مقدماتی مطرح هستند. انجام فرایندهای مقدماتی برای داشتن راندمان بالا و سرعت هیدرولیز بالا الزامی می باشد.ب١٠م یکی از روشهای معروف روش قلیائی می باشد. راندمان این روش شدیداﹰ وابسته به مقدار لیگنین موجود در ترکیبات لیگنوسلولزی میباشد.
ب١١م هیدروکسید سدیم رقیق میتواند موجب تورم - افزایش سطح تماس با آنزیم - ، کاهش درجه پلیمریزاسیون، کاهش کریستالینتی و جداسازی لیگنین شود. راندمان هیدرولیز در این روش بوسیله کاهش ٥٥% الی ٢٠% از لیگنین، از ١٤% تا ٥٥% میتواند افزایش یابدب٢مدر این تحقیق از روش قلیائی به عنوان فرایند مقدماتی استفاده شده است.محصولات هیدرولیز آنزیمی معمولاﹰ قندهای مختلف و غالباﹰ گلوکز میباشد.
هزینه یوتیلیتی روش آنزیمی بسیار پائینتر از روش هیدرولیز اسیدی و قلیایی میباشد زیرا شرایط عملیاتی آن معمولاﹰ در دژ حدود ٥ و دمائی درحدود ٤٥ الی ٥٠ بوده و مسئله خوردگی را نیز به دنبال ندارد.ب٩مدر این تحقیق در ابتدا سه آنزیم سلولاز صنعتی به نامهای ح,1عگ,1عگ1سB از شرکت AحA آلمان خریداری و فعالیت آنها بررسی و سپس نمونه با فعالیت بالاتر برای هیدرولیز انتخاب شد. سپس با کمک این آنزیم میزان قند موجود در سوبسترا آنالیز شد.
مواد و روش انجام آزمایشات
١- آنزیمها: آنزیم های خریداری شده از شرکت AحA آلمان از قارچ تریکودرما ریشیوبدست آمده ودر محدوده دمایی ط°٤٠ الیط°٧٠ودژ بین٥/٢ الی ٧ فعال می باشند. دمای اپتیمم آنها ط° ٤٥ الیط° ٥٥ و دژ اپتیمم آنها ٥/٤عنوان شده است.
٢- بافر سیترات: به منظور ثابت نگه داشتن دژ در طی فرایند هیدرولیز از بافر سیترات سدیم استفاده می کنیم.برای این عمل ابتدا محلول ق١ از اسید سیتریک - تهیه شده از شرکت مرک آلمان با خلوص ٩٨% - با ٥/٤ چدژتهیه نموده وئع٥٠ از محلول را رقیق نموده و دژ آن را در ٨/٤ تنظیم می کنیم.
٣- کاغذ واتمن١٦ شماره١: به عنوان سوبسترا برای تعیین فعالیت آنزیم استفاده می شود.
٤- حشخ: ترکیبی ازط؟ ١٠هیدروکسید سدیم وط؟ ٥/٣ دی نیترو سالیسیلیک اسید وئع٢فنل مایع و ط؟ ٥/٠متا بی سولفیدسدیم که همگی از شرکت مرک آلمان تهیه شده است،در یک لیتر می باشد.
٥- نمک راشل: شاملط؟٤٠٠ سدیم پتاسیم تارتارات - تهیه شده از شرکت مرک آلمان - در یک لیترمی باشد.
٦- لینتر برش دو: از ضایعات کارخانجات پنبه می باشد وحاوی ٢/٨٧% سلولز می باشد.
٧- تتراسایکلین: گرید دارویی می باشد.
