بخشی از مقاله
خلاصه:
مقدمه: برآوردي که در مورد ضررهاي خوردگی انجام گرفته، نشان می دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوي خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. در این رابطه استفاده از توانایهاي باکتریها می تواند با هزینه کمتر این مشکل را بخصوص در صنایع نظامی مرتفع کند. تولیداگزو پلی ساکاریدهاي باکتریایی و مواد آنتی باکتریال از جمله راه کارهاي مقابله با خوردگی ها می باشد
هدف: جداسازي باکتریهاي تولید کننده اگزوپلیمر - EPS - به منظور جلوگیري از خوردگی فلزات
روش: نمونههاي چاههاي نفت مسجد سلیمان، سیري ، ایلام و پایدار غرب و همچنین آب زاینده رود و دریاي خزر به منظور جداسازي باکتریهاي تولید کننده EPS و آنتی بیوتیک مورد بررسی قرار گرفت. براي جداسازي باکتریها از چهار نوع محیط کشت ساده و پیچیده استفاده شد. سپس توانایی تولید EPS توسط باکتري ها در محیطهاي مخصوص تولید EPS سنجیده شد و با مقایسه تغییرات ویسکوزیته، بهترین باکتري ها جهت بهینه سازي انتخاب شد.
نتیجه و بحث: در مجموع بیش از 80 نمونه باکتري مختلف جداسازي شد که شش گونه بهترین نمونه هاي تولید کننده بودند. در مرحله بعد خصوصیات مختلف بیوپلیمرهاي تولیدي مثل میزان قند و پروتئین مورد بررسی قرار گرفت. سپس پلیمرهاي تولیدي اسنخراج و تخلیص شده و با استفاده از روش قطره گذاري روي فولاد تاثیر آن در جلوگیري از خوردگی در روش هوازي و بی هوازي سنجیده شد که نتایج نشان داد که پلیمرهاي تولیدي بطور چشمگیري از خوردگی فولاد جلوگیري می کنند. در مجموع با بررسی این متغیرها و با توجه به نتایج بدست آمده و توانایی تولید بیوپلیمر در محیطهاي حداقل و همچنین توانایی خوب این باکتري ها در جلوگیري از خوردگی فولاد دریایی، بیوپلیمرهاي تولیدي میتوانند گزینه هاي مناسبی براي استفاده به عنوان پوشش ضد خوردگی مورد ارزیابی بیشتر قرار گیرند.
مقدمه:
خوردگی یک فرایند خودبخودي است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می رود که به حالت پایدار برسد. البته می تواند به حالتهاي مختلف گونه هاي فلزي با اجزاي مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ می زند که یک نوع خوردگی و پدیده اي خودبه خودي است - . - 1 انواع مواد هیدروکسیدي و اکسیدي نیز می توانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه فلزي هستند. پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیده اي خودبه خودي است، اشکال مختلف آن ظاهر می شود. برآوردي که در مورد ضررهاي خوردگی انجام گرفته، نشان می دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوي خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهاي خوردگی ، هزینه هایی است که براي جلوگیري از خوردگی تحمیل می شود - . - 2
نکته جالب توجهی که توجه دانشمندان را در سالهاي اخیر به خود معطوف داشته پدیده عکس پدیده خوردگی است که در اصطلاح MICI نامیده می شود - 3و. - 4 در این پدیده بیوفیلم به عنوان محافظ در برابر خوردگی عمل می کند. چندین فعالیت تحقیقاتی در این زمینه گزارش شده است که در قسمت زیر به آن پرداخته می شود. ظهور این پدیده در واقع نشانه ورود بیوتکنولوژي در زمینه محافظت از خوردگی می باشد.
مواد و روشها:
نمونه گیري از مناطق مورد نظر
براي جداسازي باکتریهاي مورد نظر که توانایی جلوگیري از خوردگی را با یکی از روشهایی مطرح شده در بخش قبلی - تولید بیوفیلم، تولید اگزوپلیمر، تولید مواد آنتی باکتریال و غیره - را داشته باشند شش محل جهت نمونه گیري در نظر گرفته شد:
-1 جداسازي باکتریهاي مختلف از نمونه هاي نفتی شامل نفت خام از چاههاي نفت و نفت پالایشگاهها
-2 آب همراه با نفت که مستقیما از چاههاي تزریقی که در موازات چاههاي تولیدي قرار دارند نمونه گیري میشود و همچنین خاکهاي آلوده به نفت در اطراف چاههاي نفت و پالایشگاهها از دیگر نقاط مورد نظر جهت جداسازي هستند.
-3 نمونه گیري از آب دریا و سطوح موجود در آب در یا و موجودات آبی
-4 نمونه گیري از آبهاي رودخانه و همچنین خاك اطراف رودخانه ها و جلبکهاي موجود در رودخانه
-5 نمونه گیري از خاك و آب مناطق شور
-6 از نقاط دیگر که داراي میکروفلور مناسبی از باکتریهاي تولید کننده بیوفیلم و بیوپلمیر است خاك مناطق جنگلی می باشد که بعنوان آخرین منطقه جداسازي انتخاب شد جهت جداسازي میکروارگانیسم ها ازتمامی نمونه هاي گرفته شده از چهار محیط مختلف استفاده شد که دو محیط نوترینت براث و تریپتیکاز سوي براث همراه با %10 کلراید سدیم بعنوان محیطهاي ساده و دو محیط کمپلکس با دو pH مختلف بود.
مواد و وسایل و روشها در تولید، بهینه سازي و استخراج اگزوپلی ساکارید - EPS - همان طور که گفته شد یکی از روشهاي جلوگیري از خوردگی در باکتریها تولید اگزوپلی ساکارید می باشد که این اگزوپلیمر یا به صورت مستقیم در ترکیب با بیوفیلم باکتري لایه اي را بر روي آلیاژ ایجاد می کند که باعث جلوگیري از خوردگی می شود و یا اگزوپلی ساکارید تولیدي در ترکیب رنگ وارد شده و اثر خود را بر جا می گذارد. بهمین منظور در اولین مرحله تمایز گونه هاي جدا شده از نمونه هاي مختلف توانایی تولید اگزوپلی ساکارید آنها مورد بررسی قرار گرفت.
بر مبناي مرفولوژي کلنی باکتریها - آنهاي که کلنی موکویدي دارند مستعد تولید پلیمر هستند - 80 سویه جدا شده از نمونه هاي مختلف از نظر تولید اگزوپلی ساکارید مورد بررسی قرار گرفتند و در این میان سویه هاي باکتري که در آزمایشهاي اولیه تولید بیو پلیمرنسبت به مابقی سویه ها بهتر تولید نمودند و لذا براي بررسی بیشتر تولید و بهینه سازي مورد مطالعه قرار گرفتند. براي بررسی تولید اولیه اگزوپلی ساکارید از محیط ام. واي. و محیط NH استفاده شد که محیط MY یک محیط پیچیده می باشد ولی محیط NH یک محیط ساده است که گلوکز بعنوان تنها منبع کربن و انرژي در آن محسوب می شود.
تولید اگزوپلی ساکارید
براي بررسی ابتدایی توانایی تولید اگزوپلی ساکارید در سویه هاي جدا شده، میکروارگانیسم ها را در داخل محیط MY و NH مخصوص تلقیح و براي مدت یک هفته در دماي 35 درجه سانتی گراد به صورت ثابت و شیکر گرماگذاري شد. سپس تغییرات ویسکوزیته محلول توسط دستگاه ویسکومتر در دماي 25 درجه سانتیگراد و با دور 100rpm اندازه گیري شد که افزایش ویسکوزیته بیانگر تولید اگزوپلی ساکارید است. در ضمن براي از بین بردن اثر بیومس سلولی در میزان ویکسوزیته محلولها قبل از اندازه گیري در دماي -4 درجه سانتی گراد قرار داده می شدند تا اثر بیومس از بین برود.
آزمایشات خوردگی:
جهت آزمایش خوردگی بیوپلیمرهاي تولیدي از روش تست نقطه اي استفاده شد. براي این منظور 50 میکرولیتر از سوسپانسیون حاوي بیوپلیمر بر روي کوپن هایی که قبلا بخوبی آماده شده است قرار داده شد سپس کوپنها در داخل محفظه مخصوصی قرار داده شد تا شرایط ثابت رطوبت و اتمسفري بر قرار شود. بدین وسیله از خشک شدن سطح کوپن در طول آزمایش جلوگیري می شود. جهت بررسی اثر اکسیژن در خوردگی آزمایش در دو حالت هوازي و بی هوازي با استفاده از جار بی هوازي انجام گردید. ضمنا جهت بررسی اثر رطوبت در هر دو حالت هوازي و بی هوازي آزمایش بدون وجود آب در محفظه و با وجود آب بررسی گردید. بعنوان شاهد در هر آزمایش 50 میکرولیتر آب مقطر بر روي کوپن هاي سیقل داده شده قرار داده می شد.
نتایج بررسی محیط هاي کشت مختلف جهت شناخت بهترین محیط کشت و بهترین باکتریها: پنج محیط کشت مختلف که به کرات در پژوهشهاي قبلی مورد استفاده قرار گرفته بود مورد بررسی قرار گرفت و در ابتدا 8 گونه که کلنی هاي موکوئیدي بیشتري ایجاد می کردند و در هر 5 محیط کشت تلقیح شدند و بعد از 72 ساعت میزان تولید با بررسی میزان ویسکوزیته هر محیط اندازه گیري شد. همان طور که از نتایج جدول 1 استنباط می شود محیط هاي 2 و N موثر ترین محیط ها جهت تولید بیوپلیمر هستند و جهت ادامه آزمایشات این محیطها مورد استفاده قرار گرفتند. پس از این دو محیط کشت محیطهاي 1، B و Kings بترتیب بهترین محیطهاي تولیدي بودند.
از مقایسه تر کیب دو محیط کشت 2 و N که بیشترین میزان تولید در آنها بدست آمده می توان نتیجه گرفت که گلیسرول و گلوتامیک اسید از مواد موثر در تولید بیوپلیمر هستند زیرا هر دو این مواد در هر دو محیط کشت مشترك هستند و تنها منبع کربن و انرژي هر دو محیط کشت هستند. بنابرین می توان نتیجه گرفت باکتریهاي موجود برعکس برخی از پژوهشهاي قبلی که در کنار مواد قندي مثل گلوکز، ساکاروز و غیره بالاترین میزان تولید بدست می آمد، در کنار این منابع کربن تولید بسیار پایین می باشد ولی در کنار گلیسرول بالاترین میزان تولید بدست می آید. همچنین منبع انرژي مورد نیاز این باکتریها کلرید آمونیوم می باشد.
