مدلسازی رشد زیست توده حاصل از تخمیرهیدرولیز گندم توسط قارچ موکورهمیلیس و بررسی اثر بازدارندگی گلوکز و اتانول بر روی تولید اتانول

افزایش روز افزون مصرف انرژی، آلاینده ها و نگرانی های زیست محیطی به ویژه گرم شدن کره زمین، ضرورت استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی را افزایش می دهد. در سال های اخیر تولید اتانول به عنوان یک منبع سوختی تجدید پذیر توجه بسیاری را به خود جلب نموده است. مواد اولیه مورد استفاده برای تولید بیواتانول به سه دسته کلی قندهای ساده، مواد نشاسته ای و مواد لیگنوسلولزی تقسیم می شوند. هر کشور بر مبنای میزان در دسترس بودن این مواد نوع سوبسترای خود را انتخاب می کند. در ایران سالیانه حجم زیادی از گندم به دلیل مشکلات متعدد دورریز می شود. بهترین روش برای بهره برداری از این ضایعات استفاده از آن ها در فرآیندهای تولید اتانول است. تعداد زیادی از مخمرها و قارچ ها در صنایع تخمیری به کار می روند. در سالهای اخیر سویه های مختلف از قارچ های زایگومایست مانند گونه های موکور، به عنوان میکروارگانیسم های مناسب برای تولید بیواتانول معرفی شده اند، زیرا این میکروارگانیسم ها قابلیت رشد در دماهای بالا را دارند ودارای بایومس باارزش هستند. یکی از مشخصه های میکروارگانیسم های مورد استفاده در صنعت قابلیت تحمل بالای آن ها در برابر غلظت بالای گلوکز و اتانول است. همچنین برای کنترل هر چه بیشتر بیوراکتورها نیاز به بررسی مقدار بایومس تولید شده است. از این رو در این تحقیق به بررسی سینیتیک رشد زیست توده قارچ موکورهمیلیس و مطالعه ی اثر بازدارندگی گلوکز و اتانول بر روی تولید اتانول توسط آن پرداخته شد. به این منظور در ابتدا با استفاده از هیدرولیز آنزیمی، سوسپانسیون 25% وزنی آرد گندم در طی دو مرحله ی محلول سازی و قندسازی توسط دو آنزیم آلفاآمیلاز و گلوکو آمیلاز به گلوکز تبدیل شد و محلولی با غلظت قند 3/203 گرم بر لیتر گلوکز بدست آمد. سپس هیدرولیزیت حاصل رقیق سازی شده و تخمیر بی هوازی به وسیله قارچ موکورهمیلیس بر روی آن انجام شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد با افزایش غلظت قند از 30 به 70 گرم بر لیتر بازده تولید اتانول (گرم اتانول تولید شده بر گرم سوبسترای مصرف شده) از 35/0 به 44/0 گرم بر گرم افزایش و با افزایش بیشتر غلظت گلوکز تا 120 گرم بر لیتر، این میزان کاهش می یابد. همچنین از میزان بایومس تولید شده برای قارچ مذکور، با افزایش غلظت گلوکز کاسته می شود. برای برازش میزان بایومس حاصل از تخمیر از سه مدل خطی، امرسون و ویلیام اصلاح شده استفاده شد. با توجه به r2 های بدست آمده از مدلسازی، مدل ویلیام اصلاح شده به عنوان بهترین مدل شناخته شد. با افزایش قند مقدار r2 کاهش می یابد. سپس با استفاده از این مدل رابطه ای برای سرعت تولید اتانول با توجه به اثر بازدارندگی گلوکز بدست آمد. بدیهی است که با افزایش قند اثر بازدارندگی آن افزایش و ثابت بازدارندگی آن کاهش می یابد. مقدار ks حاصل از برازش برای قارچ موکورهمیلیس برای سوبسترای گلوکز برابر 61/0 گرم بر لیتر بدست آمد. در انتها اثر بازدارندگی اتانول بر روی بازده تولیدآن (گرم اتانول تولید شده بر گرم بایومس تولید شده) مورد بررسی قرار گرفت. توان بدست آمده از این رابطه نزدیک یک بود.