باکتریهای متانوتروف دسته ای از متیلوتروفها هستند که از متان به عنوان تنها منبع انرژی و کربن استفاده می کنند. متان فراوانترین گاز آلی موجود در اتمسفر بوده و به علت جذب تابش زمینی یک گاز گلخانه ای محسوب می گردد. متانوتروفها متان را به متانول و فرمالدهید اکسید کرده و سپس فرمالدهید از طریق یکی از دو مسیر ریبولوز مونوفسفات یا سرین جذب و به توده زیستی وارد می شود. متانوتروفها در سه نوع i,ii و x طبقه بندی می شوند. تولید پروتیین تک یاخته، تولید متانول از متان، مصرف متان اتمسفری و جلوگیری از اثرات گلخانه ای آن و تجزیه مواد شیمیایی سمی از جمله کاربردهای آنها می باشد. در این تحقیق پس از بررسی اکولوژی، فیزیولوژی و کاربردهای متانوتروفها شبکه واکنشهای متابولیکی مورد مطالعه قرار گرفته و در نهایت با استفاده از دانش مهندسی متابولیکی و آنالیز فلاکسها یک مدل متابولیکی برای آنها ارایه شده است. حل مدل متابولیکی و محاسبه حداکثر رشد ویژه در حالتهای مختلف توسط نرم افزار lingo صورت گرفته است. راندمان تولید توده زیستی متانوتروفهای نوع i با منبع نیتروژن نیترات برابر با 9875/0 گرم توده زیستی به گرم متان مصرف شده بدست می آید در حالیکه متانوتروفهای نوع ii بازده ای معادل با 7788/0 دارند. بازده رشد متانوتروفها با منبع نیتروژن آمونیوم نسبت به حالتی که منبع نیتروژن نیترات است، بیشتر می باشد و برای متانوتروفهای نوع i,ii به ترتیب برابر 325/1 و 989/0 می باشد. نتایج حاصل از مدل متابولیکی حاکی از آن است که متانوتروفهای نوع i دارای بازده رشد بالاتری نسبت به نوع ii هستند. اثر کمبود منبع اکسیژن تأثیر بسیار زیادی بر رشد متانوتروفها دارد بطوریکه کاهش 5% در مقدار نرخ مصرف اکسیژن برای متانوتروفهای نوع i تولید جرم زیستی را به اندازه 42% کم می کند.

برنامه ریزی خطی lp روش قدرتمندی برای یافتن جواب بهینه در طیف وسیعی از مسایل مختلف از جمله مسایل مختلف از جمله مسایل نظامی، مدیریتی ، فرایندی ، پزشکی و غیره می باشد. یکی از مسایل موجود در lp وجود جواب های متعدد در شرایطی است که همه این جواب ها منجر به تابع هدف بهینه و یکسان می گرددد degeneracy اگرچه در اینحالت جواب یکتای بهینه برای مساله وجود ندارد ولی در بسیاری از موارد انعطاف پذیری زیادی در تصمیم گیری ها ایجاد نموده که به نوبه خود قدرت انتخاب از بین جواب های بهینه را بوجود می آورد. یکی از مباحث مطرح در بیوتکنولوژی مدل سازی رفتار سلول ها از نظر رشد یا تولید محصول می باشد. از آنجا که مطالعات آزمایشگاهی در این زمینه نیامند صرف هزینه های بسیار زیادی می باشد. روش های محاسباتی مانند بهینه سازی در تعیین فلاکس های درون سلولی بکار گرفته می شود این روش ها در طراحی بهینه تولید محصول مطلوب و یا جلوگیری از تشکیل محصولا جانبی و نامطلوب مورد استفاده قرار می گیرند. برنامه ریزی خطی یکی از روش های محاسبه فلاکس های درون سلولی می باشد. مانند تتمام مسایل بهینه سای در اینحالت نیز احتمال وجود جواب های متعدد وجود دارد تعیین این جواب های متعدد می تواند ا نظر عملیاتی در دستکاری های ژنتیکی و انعطاف پذیری آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد. در این تحقیق پس از مدل سازی با استفاده از مراجع موجود رشد یا تولید محصول در باکتری صنعتی استرپیتومایسس تولید کننده بیش از دو سوم آنتی بیوتیک های میکروبی به بررسی توزیع فلاکس های متابولیکی و بررسی احتمال وجود جواب های متعدد شبکه متابولیکی این میکروارگانیسم پرداخته شده است. مدل متابولیکی استرپتومایسس با داشتن 157 متغیر حقیقی مربوط به فلاکس واکنش ها و 112 معادله موازنه جرم برای متابولیت های درون سلولی درنرم افزارهای gams و lingo برای بهینه نمودن رشد سلولی حل گردید. حداکثر شدت رشد به ازای شدت مصرف ویژه گلوکز 100 umole (gdw h)-1 مقدار 0.0118995 g(g dw h)-1 محاسبه شد و مشخص شد که جواب های متعددی برای رسیدن برا ی مشخص نمودن مسیرهای مختلف مورد استفاده قرار گرفت. با اعمال این الگوریتم بش از 3000 متغیر صحیح بصورت صفر-یک به سیستم اضافه و با استفاده از روش milp حل گردید. 16 مسیر مختلف شناسایی شد. بررسی نتایج بدست آمده نشان می دهد که مسیرهای محتمل در ای شبکه بسیار نزدیک به هم می باشند و تفاوت قابل توجهی مشاهده نمی شود

سورفاکتانت ها مواد فعال سطحی می باشند که در صنایع مختلف از جمله آرایشی و بهداشتی ، کاغذسازی، رنگ سازی، غذایی ، نفت و نساجی کاربرد دارند. امروزه به کمک زیست فناوری گروه جدیدی از مواد فعال سطحی که توسط میکروارگانیسم ها تولید می شوند، معرفی شده اند که اصطلاحا بیوسورفاکتانت نامیده می شوند و دامنه گسترده ای از میکروارگانیسم های تولید کننده این ترکیبات دو قطبی که قادر به کاهش کشش سطحی می باشند، شناسایی شده اند. بیوسورفاکتانت ها نسبت به انواع شیمیایی خود، مزیت های بسیاری از جمله سمیت کمتر، تخریب زیستی آسان تر و سریعتر، تنوع بیشتر، سازگاری بهتر با محیط زیست، قدرت تولید کف بالا و توانایی سنتز از منابع ارزان قیمت و تجدیدشدنی دارند. در این پژوهش ابتدا از خاک های آلوده به نفت اطراف پالایشگاه تهران نمونه برداری شد. نمونه ها تحت شرایط استریل به آزمایشگاه انتقال و در محیط کشت اختصاصی باکتری های تجزیه کننده نفت قرار داده شدند. به این ترتیب غنی سازی و بعد از آن جداسازی و خالص سازی میکروارگانیسم های موجود در نمونه صورت گرفت. به منظور بررسی توانایی تولید بیوسورفاکتانت توسط میکروارگانیسم های جداشده ، روشهای مختلفی مانند بررسی فعالیت همولیتیک، روش فروپاشی قطره، تکنیک گسترش روغن، فعالیت امولسیفیکاسیون و اندازه گیری کشش سطحی مورد استفاده قرار گرفتند. از نمونه های خاک تهیه شده، 17 سویه جدا و خالص سازی شد که در 9 سویه حداقل دو تست غربالگری بیوسورفاکتانت مثبت بود. 3 مورد از این 9 سویه قادر به بیشترین کاهش کشش سطحی بعنوان بهترین معیار تولید بیوسورفاکتانت بودند که از میان آنها با توجه به نتایج تست های دیگر غربالگری، سویه gsi(2) بعنوان بهترین سویه تولید کننده بیوسورفاکتانت انتخاب شد. کشت این سویه در محیط نمک های معدنی محتوی 2 درصد گلوکز بعنوان منبع کربن، باعث کاهش کشش سطحی محیط کشت از 75 mn/m به 35mn/m می گردد. میزان بیوسورفاکتانت تولیدی نیز 24/1 گرم بر لیتر و وزن خشک توده سلولی بدست آمده 47/2 گرم بر لیتر می باشد. در انتها با استفاده از روش آماری تاگوچی، تاثیر مقادیر مختلف اجزای محیط کشت از جمله گلوکز، نیترات، فسفات، آهن و گازوئیل بر تولید محصول بررسی شد.

آنتی بیوتیکها بزرگترین گروه متابولیتهای ثانویه هستند که عمدتا توسط قارچها و باکتریها به هنگام قرار گرفتن در معرض کمبود مواد غذایی تولید می گردند. استرپتومایسسها دسته ای از میکروارگانیسم های رشته ای می باشند که به دلیل تولید آنتی بیوتیک های میکروبی از اهمیت صنعتی بالایی برخوردار می باشند. در این تحقیق خاکهایی از مناطق خشک بیابانی کشور مانند نمونه ای از خاک جاده قم-کاشان ، کیلومتر 50 ، نمونه ای از خاک جاده کرمان-یزد و نمونه ای از خاک جاده بندر عباس بعلاوه نمونه ای از خاک دانشگاه را مورد آزمایش قرار داده و در محیطهای نمک آگار گلیسرول-آرژنین، محیط نمکی آگار هیستیدین و آگار کولوئیدی کیتین جداسازی کرده ایم. اگر چه میکروارگانیسم های رشته ای با مشخصاتی شبیه استرپتومایسسها جداسازی گردیدند ولی استرپتومایسس سلیکالر که مولد آنتی بیوتیک آکتینوردین است در جداسازیها بدست نیامد به همین دلیل میکروارگانیسم مربوطه از دانشگاه اصفهان تهیه و بر روی محیط هابز کشت داده شد. نتایج آزمایشات نشان می دهد که بعد از گذشت مدت 8 روز حدود 8/6 میلی گرم بر لیتر آکتینوردین تولید می شود، همچنین به میزان 2/4 گرم جرم خشک سلولی نیز تولید گردید. در نهایت با استفاده از طراحی آزمایشات به روش تاگوچی با 4 متغیر، گلوکز، فسفات، نیترات و سولفات در 3 سطح اثر این متغیرها طی 9 آزمایش بر رشد، تولید آنتی بیوتیک، بازده آکتینوردین به ازای یک گرم وزن خشک سلولی و بازده آکتینوردین به ازای یک گرم سوبسترای مصرفی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات تاگوچی نشان داد که محیط بهینه برای این آنتی بیوتیک دارای سطوح 1 برای نیترات، فسفات و سولفات و سطح 3 برای گلوکز می باشد. برای وزن خشک سلولی نیز محیط بهینه شامل سطوح 1 برای نیترات و فسفات، سطح 3 برای گلوکز و سطح 2 برای سولفات می باشد. بازده آکتینوردین به ازای وزن خشک سوبسترای مصرفی نیز در سطوح 1 برای تمام متغیرها بهینه می باشد.

در این پایان نامه، مطالعه ای کامل بر روی کارایی آنزیم تایروزیناز پس از تثبیت در ژل پلی آکریل آمید در محیط های بافر فسفات و مخلوط بافر فسفات با حلالهای آلی (استونیتریل، ایزوپروپانل، متانول و تتراهیدروفوران) صورت گرفته است. بهمین منظور ابتدا تخلیص آنزیم تایروزیناز از قارچ خوراکی که منبعی ارزان و قابل دسترس می باشد صورت گرفت. در این راستا، اثر بافرهای مختلف بر روی میزان استخراج آنزیم از قارچ خوراکی و نیز اثر حلالهای آلی در حذف ترکیبات مزاحم از عصاره پروتئینی بررسی شد. همچنین میزان خلوص نسبی رسوب حاصل از محلول عصاره پروتئینی بوسیله درصدهای مختلف اشباع نمک سولفات آمونیوم مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق جهت بدست آوردن خلوص بالاتری از آنزیم، از ستون تعویض آنیونی نیز استفاده شد و در نهایت از آنزیم تخلیص شده ژل الکتروفورز گذاشته و فعالیت کرزولاز و کتکولاز آنزیم نیز سنجیده شد. پس از بدست آوردن خلوص نسبی آنزیم در رسوب حاصل از غلظت 55 درصد اشباع نمک سولفات آمونیوم، مرحله تثبیت آنزیم در ژل انجام شد. ابتدا جهت بررسی شرایط تثبیت، آلبومین سرم گاوی ( bsa) در ژل آکریل آمید تثبیت شد و در مخلوط حلالهای ذکر شده و بافر فسفات با درصدهای 0، 25، 50، 75 و 100 نگهداری شد و پس از 20 و 144 ساعت، میزان خروج پروتئین از ژل بوسیله دستگاه اسپکتروفتومتر و در 280 nm سنجیده شد. استونیتریل و ایزوپروپانل با درصدهای مختلف جهت سنجش کارایی ژل در حفظ آنزیم انتخاب شدند. آنزیم تایروزیناز در ژل محبوس شد و در همان مخلوط حلالها نگهداری شد و در زمانهای 24 و 144 ساعت میزان خروج آنزیم در 280nm اندازه گیری گردید. درصدهای مختلف استونیتریل و ایزوپروپانیل به عنوان محیطهای نگهداری ژل و سنجش فعالیت کروزولاز آنزیم تثبیت شده با استفاده از سوبسترای متیل فنل مورد استفاده قرار گرفتند. سنجش فعالیت کروزولاز آنزیم محبوس شده در ژل در زمانهای 0،48،96 و 144 ساعت در مورد ژلهایی که در مخلوط حلال نگهداری شده بودند، انجام شد. همچنین سنجش فعالیت کروزولاز آنزیم محبوس شده در ژل، در استفاده های مکرر در زمانهای 144, 96, 48, 0 و 192 ساعت انجام شد. در مرحله بعد جهت بدست آوردن km و vmax سوبسترای فنلی در مورد آنزیم تثبیت شده در محیط استونیتریل با درصدهای 50 و 75، غلظتهای مختلف از سوبسترا از 3*10به توان منفی 5m تا 2*10 به توان منفی 4m مورد آزمایش قرار گرفت و km و vmax از روش لاین ویور برک بدست آمد. در نهایت سنجش میزان تولید ال دوپا توسط آنزیم تثبیت شده در محیط 75 درصد استونیتریل مورد مطالعه قرار گرفت. لازم به ذکر است که هر آزمایش حداقل سه بار تکرار شده است. نتیجه آنکه محیط حاوی 75 درصد استونیتریل و 25 درصد بافر فسفات توانست در حفظ فعالیت کروزولاز آنزیم بسیار موثر باشد. به نوعی که افت فعالیت پس از 4 بار استفاده مجدد به فواصل 48 ساعت 14 درصد بوده است. همچنین با محاسبه پارامترهای سینتیکی مشاهده شد که سرعت انجام واکنش با آنزیم محلول تفاوتی ندارد ولی میزان تمایل آنزیم تثبیت شده که در محیط حلالی فوق قرار گرفته است نسبت به سوبسترا کاهش پیدا کرده است. همچنین میزان تولید ال-دوپا از آنزیم تثبیت شده در این تحقیق 21/4 umol/min می باشد.

در جهان امروز محصولات فرآیندهای تخمیری، خصوصات اسیدهای آمینه دارای جایگاه ویژه ای می باشند. لیزین به عنوان دومین اسید امینه مورد توجه ، در فرآورده های خوراکی دارای ارزش خاصی است. پارامترها و شرایط عملیاتی مختلفی در میزان رشد و تولید محصول در میکروارگانیسم های تولید کننده لیزین نقش دارند. لذا لازم است پارامترهای موثر شناسایی شده و مقادیر بهینه آنها تعیین گردند. در این مطالعه بررسی اجمالی درباره اثر پارامترهای مختلف در رشد و تولید لیزین، انجام گردیده و سپس شرایط با استفاده از دو گونه باکتری گورینه باکتریوم گلوتامسیوم ptcc 1603 و بر روی باکتریوم فلاوم ptcc 1532 و دو نوع محیط کشت سنتزی (گلوکز) و پیچیده (شیره خرما) بهینه سازی شده است. شیره خرما از محصولات عمده کشاورزی بوده و با توجه به مقدار ضایعات بالا و امکان رشد باکتری های تولید کننده لیزین به کمک شیره خرما، می توان با استفاده از آن به محصولی با کیفیت مناسب و صرفه اقتصادی بیشتر دست یافت. با توجه به مقادیر بهینه سازی شده در طی یک کشت 6 روزه ، در محیط کشت سنتزی حاوی 10 ? گلوکز می توان برای کورینه باکتریوم گلوتامسیوم به مقدار تولید لیزین 73/5 گرم بر لیتر و برای بروی باکتریوم فلاوم به میزان تولید 98/4 گرم در لیتر رسید. در شرایط بهینه نهایی و به ترتیب در محیط های حاوی 5? شیره خرما، تولید لیزین برای کورینه باکتریوم گلوتامسیوم به مقدار 42/5 گرم بر لیتر و 10? شیره خرما برای بروی باکتریوم فلاوم به مقدار تولید 35/4 گرم بر لیتر رسیده است.

سورفکتانتها مواد فعال سطحی هستند که توانایی کاهش کشش سطحی، امولسیون کنندگی، قدرت شویندگی ، قابلیت ترکنندگی و کف کنندگی را دارا می باشند. بیوسورفکتانتها، سورفکتانتهای تولید شده توسط میکروارگانیسمها، بدلیل زیست تخریب پذیر بودن، سمیت کمتر و موثر تر بودن در فرآیند زیست درمانی، همواره مورد توجه بوده اند. رامنولیپیدها از مهمترین بیوسورفکتانتها بشمار می آیند که توسط سوشهای مختلفی از باکتری سودوموناس آئروجینوزا تولید می گردد. در این پروژه چهار سوش 1430، 1599، 1074 و 1310 از باکتری فوق، موجود در کلکسیون میکروبی سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران بمنظور شناسایی سوش برتر مولد بیوسورفکتانت، مورد بررسی قرار گرفته و فعالیت سطحی و توانایی امولسیون کنندگی آنها ارزیابی شد. بررسیهای اولیه نشان داد که هر چهار سوش به تست فعالیت همولیتیک پاسخ مثبت می دهند. همه سوشها قادر به رشد در محیط کشت با منبع کربنی گلوکز بوده ولی مشخص شد که میزان رشد گونه 1599 حدودا نصف سوشهای دیگر می باشد. قطر منطقه شفاف در تکنیک گسترش روغن بعنوان معیاری در بیوسورفکتانت تولید شده برای سوشهای 1074، 1310 , 1430 بترتیب برابر 25، 12 و 8 سانتیمتر بدست آمد. خاصیت امولسیون کنندگی گازوئیل فقط در سوش 1310 و بمقدار 75? مشاهد گردید. سوش 1599 تنها گونه ای بود که هیچگونه فعالیت سطحی از خود نشان نداد. لذا سوش 1310، بعنوان سوش برتر مولد بیوسورفکتانت در بین باکتریهای تست شده شناسایی گردید. منبع نیترات با غلظت 5 گرم بر لیتر بعنوان منبع نیتروژنی برتر نسبت به آمونیوم و اوره برای سوش 1310، بعنوان سوش برتر مولد بیوسورفکتانت در بین باکتریهای تست شده شناسایی گردید. منبع نیترات با غلظت 5 گرم بر لیتر بعنوان منبع نیتروژنی برتر نسبت به آمونیوم و اوره برای سوش 1310 بر مبنای غلظت مناسب گلوکز (20 گرم بر لیتر) شناسایی گردید. منابع روغنی شامل روغن زیتون، روغن آفتابگردان، روغن سویا و گلیسرول بعنوان منبع کربن در محیط کشت تولید بیوسورفکتانت برای هر چهار باکتری استفاده گردید و مشاهده گردید که سوش 1310 بهترین تولید کننده با قطر منطقه شفاف 40 سانتیمتر می باشد. از روش تاگوچی برای طراحی محیط کشت بهینه سوش 1310 استفاده گردید و اثرات غلظتهای منابع گلوکز، نیترات سدیم، فسفات (k2hpo4 و kh2po4) و سولفات آهن مورد بررسی قرار گرفت. نهایتا جواب روش تاگوچی بترتیب 3، 2، 1، 20 , 02/0 گرم بر لیتر بدست آمد. این جواب مورد آزمایش قرار گرفت و توانست قطر منطقه شفاف به میزان 20 سانتیمتر را ایجاد کند.

حضور ترکیبات آلی حلقوی از جمله فنل در پساب بسیاری از صنایع، باعث اهمیت روش های حذف آن گردیده است. روش های زیستی حذف فنل، به عنوان یکی از آلاینده های محیط زیست، در سال های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. از طرفی استفاده از بیوراکتور هواگرد، در تصفیه پساب های صنعتی رویکردی جدید در این مقوله به شمار می آید. در این تحقیق، پس از مطالعه ی منابع مختلف و بررسی بیوراکتورهای به کار رفته در تصفیه پساب و با توجه به مباحث هیدرودینامیکی، یک بیوراکتور هواگرد خارجی با حجم اسمی یک لیتر طراحی و ساخته شد.پس از به دست آوردن شرایط بهینه رشد بر روی فنل،به عنوان تنها منبع کربن و انرژی، اثر غلظت اولیه و نرخ هوادهی بر زمان تجزیه کامل فنل در بیوراکتور هواگرد با استفاده از طراحی آزمایش و روش رویه پاسخ، بهینه سازی آماری متغیرها برای کوتاه کردن زمان تجزیه غلظت های بالای فنل مورد بررسی قرار گرفت. با انجام آزمایش در کشت لرزان به این نتیجه رسیدیم که استفاده از 7 درصد حجمی مایه تلقیح با عمر 28 ساعت باعث کاهش 30 درصدی زمان تجزیه کامل فنل می شود. نتایج حاصل از بیوراکتور هواگرد نشان می دهد که غلظت اولیه فنل، هم بر زمان تجزیه و هم بر میزان توده سلولی تولید شده اثر گذار است. در حالی که نرخ هوادهی، بیشتر بر زمان تجزیه اثر می گذارد و بر میزان توده سلولی تولید شده اثر قابل توجهی ندارد. بررسی رفتار سینتیکی باکتری alcaligenes faecalis در کشت لرزان و بیوراکتور هواگرد. نشان می دهد که معادله خطی هالدن به خوبی بیانگر رفتار این باکتری می باشد. با تغییر سیستم مورد استفاده در تجزیه زیستی فنل از کشت لرزان بیوراکتور هواگرد (در نرخ هوادهی 3 لیتر بر دقیقه)، نرخ رشد ویژه ماکزیمم از 113،0 به 89،0 بر ساعت و ضریب بازدارندگی از 1،361 به 9،44 میلی گرم بر لیتر می رسند، که این نشان دهنده ی بهبود روند تجزیه زیستی فنل در بیوراکتور هواگرد می باشد.

برای اولین بار تولید آنزیم های اگزوپلی گالاکتروناز ،اندوپلی گالاکتروناز، پکتین لیاز و آلفا-آمیلاز توسط آسپرژیلوس فوئیتیدوس 5099 ptcc با استفاده از مخلوط سوبسترای تفاله سیب و سبوس گندم مورد بررسی قرار گرفت. پنج متغیر تاثیر گذار بر فرآیند شامل، نسبت ترکیب دو سوبسترا، رطوبت اولیه سوبسترا، میزان منبع نیتروژنی، دما و ph در چهار سطح با استفاده از روش طراحی آماری تاگوچی مورد مطالعه قرار گرفت. از روش دی نیتروسالیسیلیک اسید ((dns برای اندازه گیری فعالیت اگزوپلی گالاکتروناز و آلفا- آمیلاز استفاده شد. فعالیت اندوپلی گالاکنروناز توسط ویسکومتر سنجیده شد و فعالیت پکتین لیاز توسط افزایش جذب در طول موج 235 nm بدست آمد. به منظور یافتن بهترین زمان تولید، نمونه گیری در روزهای دوم، سوم و چهارم انجام شد. در نهایت نتایج با استفاده از نرم افزار 4 qulitek تجزیه و تحلیل شد. بر اساس نتایج حاصل از بهینه سازی شرایط فرآیند، تولید اگزوپلی گالاکتروناز و پکتین لیاز در روز سوم و تولید آمیلاز در روز چهارم بیشترین مقدار را نشان می دهد. تولید اگزوپلی گالاکتروناز در روز سوم و نسبت تفاله سیب به سبوسگندم (40%). رطوبت وزنی (70%)، منبع نیتروژنی به ازاء 10g جامد خشک (g 3%)، دما (c 36) و 37/5= phبه عنوان شرایط بهینه با تولید آنزیم /g u 1022 بدست آمد. در روز سوم نسبت تفاله سیب به سبوس گندم (60%)، رطوبت (60%)، میزان منبع نیتروژنی (g 5/0)، دما (c 36) و 5/4=ph بعنوان شرایط بهینه برای تولید آنزیم پکتین لیاز، با تولید معادل /g u 33/953 بدست آمد. تولیدآنزیم آلفا- آمیلاز در روز چهارم با نسبت تفاله سیب به سبوس گندم (20%)، رطوبت (65%)، منبع نیتروژنی (g 4/0)، دما (c 33) و 5=ph به عنوان نقطه بهینه با تولید آنزیم /g u 66 معرفی شدند. تولید اندوپلی گالاکتروناز حساسیتی را نسبت به طراحی آزمایش اشاره شده از خود نشان نداد و تمام نمونه ها بمیزان 16% ویسکوزیته سوبسترای پکتینی را کاهش دادند.

آنزیم های پکتینولیتیکی نقش مهمی در صنایع غذایی و نساجی ایفا می کنند. کشت های لرزان به شکل گسترده ای در تحقیقات مربوط به بیوتکنولوژی استفاده می شوند، اما مطالعات اندکی در زمینه افزایش مقیاس آن ها منتشر شده است. در این پروژه افزایش مقیاس تولید آنزیم پکتیناز از کشت لرزان به بیوراکتو ر همزن دار بررسی شده است. تولید اگزوپلیگالاکتروناز توسط قارچ آسپرژیلوس فوئتیدوس ptcc5099 در دو حالت کشت غوطه ور و نیمه جامد در ظروف لرزان بهینه سازی شد. سطوه بهینه متغیرهای عملیاتی یعنی دور همزن، دما و متغیرهای موثر محیط کشت یعنی ph اولیه سوبسترا و نوع منبع کربنی (سبوس گندم و یا تفاله سیب) با استفاده از آرایه متعامد l9 بر اساس روش طراحی آماری تاگوچی تعیین شدند. آنالیز واریانس مقدار فعالیت آنزیم در روز دوم نشان داد که در کشت غوطه ور، مخلوط دو سوبسترا ph اولیه 5، دمای 30 c و دور 200 rpm ؛ و در کشت نیمه جامد، سبوس گندم با ph اولیه 4، دمای 35 c و دور 175 rpm منجر به تولید آنزیم با فعالیت بیشینه به ترتیب برابر 7/9 u/ml و 21 u/ml می شود. همچنین در این تحقیق ضریب انتقال جرم و توان ورودی حجمی به عنوان معیاری برای افزایش مقیاس از کشت لرزان غوطه ور به بیوراکتور همزن دار 5 لیتری در شرایط بهینه کشت مورد بررسی قرار گرفت. ضریب انتقال جرم برای رسیدن به حد اکثر تولید آنزیم در کشت لرزان غوطه ور و بیوراکتور به ترتیب حدود 0/015 s-1و 30/0 بدست آمد. بنابر این ضریب انتقال جرم ثابت معیار مناسبی برای این افزایش مقیاس نمی باشد. نحوه تفسیر روند توان ورودی و فعالیت آنزیم در دو مقیاس دارای انطباق خوبی بود و تطبیق نسبتا خوب نمودارها در حوالی مقیاس موفق بر مبنای این معیار می باشد.

امروزه یکی از دغدغه های زیست محیطی حذف ترکیبات پایدار و موتاژنیک پلی سیکلیک آروماتیک، از طبیعت و محیط زیست و از جمله در خاک بوده بطوریکه این ترکیبات با استفاده از روش های متعددی از جمله روش بیولوژیکی مورد زدایش قرار می گیرند.در این تحقیق، حذف ترکیبات پلی سیکلیک آروماتیکی نفتالین، فنانترن و پیرین توسط قارچ های فانروچات کریسوسپریوم (ptcc5270 )، بنیسیلیومپرپروجنوم (ptcc5212)، آسپرجیلوس تریورز (ptcc5158) و آسپرجیلوس تریورز ( dsmz1958) در فاز آب و خاک مورد بررسی قرار گرفته است. جهت غربالگری قارچ های توانا در تجزیه ترکیبات مزبور، حذف این ترکیبات در فاز آبی به عنوان تنها منبع کربنی انجام و مشخص گردید قارچ آسپرجیلوس تریورز (dsmz1958) پس از سه روز قادر به تجزیه ترکیبات نگردیده است. با انتخاب خاک کائولن بدون هیچ گونه آلودگی هیدروکربنی و آلوده سازی آن با هر یک از ترکیبات مزبور به غلظت 3000 ppm و با انتخاب فاز دوغابی به عنوان فرایند زدایش، مشخص شدن فنانترن 27، 26و 45 درصد و پیرین 18، 25 و 40 درصد حذف به ترتیب حضور قارچ های فناروچات کریسوسپریوم، پنی سیلیوم پرپوجنوم و آسپر جیلوس تریوزدر مدت زمان 20 روز داشته اند. نفتالین 100 درصد حذف در محیط دوغاب داشته و شاهد آزمایش 24 و 15 درصد حذف را برای فنانترن و پیرین نشان می دهد. در ادامه با توجه به قابلیت قارچ آسپرژیلوس تریورز (ptcc5158) در زدایش ترکیبات فنانترن وپیرین، زدایش این ترکیبات در فاز دوغاب به تنهایی و همراه با توبین80 با غلظت 1 گرم بر لیتر به ترتیب در مدت زمان های 27 و 18 روز تا رسیدن به میزان ثابتی از حذف بررسی گردید. و نتایج نشان دهنده حذف فنانترن و پیرین به میزان 48 و 52 درصدی در فاز دوغاب بدون توپین 35 و 33 درصدی در فاز دوغاب به همراه توبین 80 را داشته اند. شاهد آزمایش 20 درصد حذف فنانترن و پیرین را در این مدت نشان می دهد. همچنین بررسی حذف این ترکیبات به طور جداگانه با غلظت 3000 ppm در فاز آبی، توسط قارچ مزبور انجام و مشخص شد نفتالین و فنانترن در حدود سه تا پنج روز و پیرین بیشتر از شش روز مورد تجزیه قرار گرفته اند. جهت بررسی پارامترهای اثر گذار در حذف ترکیبات انتخابی، چهار متغیر دور شیکر، اثر سورفکتانت ، غلظت نمک طعام و میزان درصد حجمی آب به وزن دوغاب در دو سطح مورد بررسی قرار گرفته و پارامترهای اثرگذار، دور شیکر با مقدار 100 rpm و نسبت حجمی 30% آب به وزن خاک بدست آمد.

سورفکتانت ها از جمله مواد فعال سطحی هستند. خصوصیت منحصر به فرد این مواد کاهش کشش سطحی و افزایش امولسیفیکاسیون مواد غیر محلول در آب باعث کاربردهای زیاد این مواد در صنایع غذایی، صنایع شوینده ها، صنایع وابسته به نفت، محیط زیست و ... شده است. مواد فعال سطحی تولید شده توسط میکروارگانیسم ها به بیوسورفکتانت ها معروفند. زیست تجزیه پذیر بودن این مواد، سمیت کمتر، قابلیت تولید از مواد ارزان قیمت و ... از مهمترین مزیتهای بیوسورفکتانت ها نسبت به نمونه های شیمیایی است. با وجود چنین مزایای مهمی، به دلیل هزینه های تولیدی نسبتا بالا هنوز لز بیوسورفکتانت ها به طور گسترده در صنعت استفاده نشده است. یک روش ممکن برای کاهش هزینه ها، فراهم نمودن محیط هایی با ترکیب بهینه اجزا و یا استفاده از سوبستراهای جایگزین همچون ضایعات کشت صنعت می باشد. در این مطالعه، بهینه سازی ترکیب محیط زیست با هدف افزایش تولید بیوسورفکتانت توسط bacillus subtilis atcc 6633 انجام گرفته است. در ابتدا با استفاده از روش طراحی آزمایش فاکتوریل کسری غلظت هشت جزء تشکیل دهنده محیط کشت mn,mg, ca, k, fe+2) ، نیترات و گلوکز) در دو سطح مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج، نشان دهنده بیشترین میزان تاثیر، به ترتیب برای پنج فاکتور اول می باشد. با استفاده از این پنج فاکتور، آزمایش طرح ترکیب مرکزی اجرا و مشاهده گردید که ترم های درجه اول مربوط به غلظت های k, fe+2، و ترم های متقاطع مربوط به fe+2 و na، fe+2 و mg+2، k+1 و na+1، k+1 و ‍ca+2 و na+1 و ca+2 دارای اثر معنا دار بر تولید بیوسورفکتانت می باشند. با توجه به نتایج حاصل از بهینه سازی محیط کشت با استفاده از روش سطح پاسخ، میزان سورفکتین نسبت به حالت کنترل 1.5 برابر افزایش یافت. با توجه به پیچیدگی روابط متقابل میان فاکتورهای محیط کشت،سیستم با شبکه عصبی مدلسازی شد و سپس با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی محیط کشت انجام گرفت. ورودی وخروجی شبکه همان ورودی و خروجی مدل سطح پاسخ هستند. تعداد نورون ها در لایه ورودی 5 نورون و در لایه خروجی 1 نورون بوده و در لایه میانی با سعی وخطا 12 نورون به دست می آید. مدل بدست آمده از شبکه عصبی مصنوعی در مقایسه با مدل سطح پاسخ دارای ضریب تعیین (r2) بالاتری است. بنابر این مدل شبکه عصبی در مقایسه با مدل رگرسیونی قوی تر است (0.9455 در مقابل 0.746) روش الگوریتم ژنتیک در مقایسه با روش های سطح پاسخ بهتر عمل کرده و نتایج قابل اعتماد و بهتری را ارائه می کند. با توجه به نتایج حاصل از بهینه سازی محیط کشت با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک، میزانسورفکتین به 1.8293 g/i رسید که نسبت به حالت کنترل، 2 برابر افزایش را نشان می دهد.

اغلب پروسس هایی که در صنایع و به خصوص صنایع شیمیایی وجود دارند ورودی و خروجی های متعددی دارند. کنترل این پروسس ها که به نام : mimo (multiple input-multiple - output) معروفند، به سادگی کنترل سیستم های تک ورودی و تک خروجی : siso (single input single output) نمی باشد. زیرا سیستم های mimo تداخلی بوده و استفاده از حلقه های متعدد به فرم معمول در اغلب موارد پاسخ های مناسبی بوجود نخواهد آورد. به همین دلیل برای کنترل این سیستمها از روشهای دیگری مانند کنترلرهای غیر تداخلی تفکیک کننده ها و جبران کننده های مختلف استفاده می شود که هریک به نوعی به بهبود عملکرد سیستم، کمک می نمایند. دراین پروژه عملکرد چند روش مختلف و قابلیت های آنها در کنترل یک سیستم دو ورودی دو خروجی که دارای ماتریس تابع تبدیلی با عناصر رسته 1 و تاخیر انتقالی می باشد (مدل برج تقطیر berry و