تولید اتانول با استفاده از سوبسترای جدید به روش تخمیر حالت جامد
Abstract
هدف اصلی این پژوهش تولید اتانول از میوه گیاه کروب، به عنوان یک سوخت زیست محیطی و پاک است. کروب گیاهی است مقاوم به خشکی و کم آبی، و میوه آن به دلیل درصد بالای قند (48-56)،گزینه مناسبی برای تولید اتانول است. سنتز زیستی اتانول توسط باکتری زیموموناس موبیلیس و مخمر ساکارومایسس سرویزیه به دو روش تخمیر حالت جامد و تخمیر غوطه ور با استفاده از میوه گیاه کروب به عنوان گوهرمایه انجام شد. در هر دو روش تخمیر دمای محیط °c30 و با ph 5.5-5 انجام شد. به منظور بهینه سازی تولید اتانول در روش تخمیر حالت جامد، غربال گری متغیرها به روش پلاکت برمن انجام شد. پس از مشخص شدن متغیرهای مناسب به دلیل تکرار ناپذیری نتایج آزمایش ها، بهینه سازی به نتیجه مطلوب نرسید. در روش تخمیر غوطه ور گوهرمایه جامد تاثیر چهار متغیر وزن خشک کروب مورد استفاده، دور همزن، میزان مایه تلقیح و زمان بر میزان اتانول تولیدی توسط باکتری و مخمر مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله اول، تخمیر توسط باکتری زیموموناس موبیلیس انجام شد و شرایط بهینه بدین صورت به دست آمد: میزان تلقیح 5% حجم محیط کشت، مقدار کروب 9 گرم، دور همزن صفر و زمان 40 ساعت. در این شرایط مقدار 42/0 گرم اتانول از هر گرم قند موجود در گوهرمایه بدست آمد. در مرحله دوم، تخمیر توسط مخمر ساکارومایسس سرویزیه انجام شد و مقدار 4/0 گرم اتانول از هر گرم قند موجود در گوهرمایه در شرایط بهینه بدست آمد. شرایط بهینه عبارت بود از: میزان تلقیح 9/2% حجم محیط کشت، مقدار کروب 9 گرم (در ml50 محیط کشت)، دور همزن 95 دور بر دقیقه و زمان 42 ساعت. با افزایش میزان گوهرمایه تا 18گرم برای باکتری و 22 گرم (در ml50 محیط کشت) برای مخمر افزایش تولید اتانول مشاهده شد و مقاومت مخمر به افزایش قند نسبت به باکتری بیشتر بود. با افزایش میزان تلقیح تا 3-5% بازدهی افزایش و در ادامه ثابت ماند. با افزایش دور همزن شاهد کاهش بازدهی بوده که ناشی از افزایش سطح تماس با هوا و تغییر مسیر باکتری از تولید اتانول به تولید سلول بیشتر (مسیر هوازی) بود. زمان بهینه برای مخمر نسبت به باکتری مقداری بیشتر است که به دلیل تفاوت ساختاری ریزسازواره ها است. نتایج نشان می دهد که باکتری زیموموناس موبیلیس می تواند به عنوان یک ریزسازاره قابل رقابت با مخمر ساکارومایسس سرویزیه باشد. میوه گیاه کروب نیز در تخمیر غوطه ور گوهرمایه جامد، بدون نیاز به مرحله استخراج قند، از بازدهی بالایی برای تولید اتانول برخوردار است. واژه های کلیدی: اتانول، تخمیر حالت جامد، تخمیر غوطه ور گوهرمایه جامد، زیموموناس موبیلیس، ساکارومایس سرویزیه