بهینه سازی فرآیند تولید کیتوزان به روش بیولوژیکی

کیتوزان، بیوپلیمری متشکل از مونومرهای گلوکزآمین و n-استیل گلوکزآمین است. پژوهش های گذشته نشان می دهد که نوع و غلظت مواد موجود در محیط کشت قارچ ها می توانند تأثیر قابل ملاحظه ای بر چگونگی رشد قارچ های زیگومایست و میزان تولید کیتوزان در دیواره سلولی آن ها داشته باشند. یکی از معروف ترین سویه های قارچی تولیدکننده کیتوزان، قارچ موکور ایندیکوس است. در این راستا در این پژوهش اثر حضور و غلظت فسفر، پتاسیم، عصاره مخمر، هورمون های رشد گیاهی و فلزات کم مقدار بر میزان تولید کیتوزان توسط این قارچ مورد بررسی قرار گرفت. در شروع آزمایش ها از یک محیط کشت پایه به عنوان مرجع استفاده شد. این محیط کشت شبه سنتزی معمولاً برای کشت قارچ و تولید اتانول استفاده می شود. میزان گلوکزآمین موجود در دیواره سلولی قارچ موکورایندیکوس، در محیط کشت پایه 14 درصد بود. ابتدا تأثیر حضور دو نوع هورمون رشد گیاهی در غلظت های مختلف بررسی شد. بیشینه ی بازده گلوکزآمین در غلظت 1 میلی گرم بر لیتر هورمون ایندول-3-استیک اسید و نیز همین مقدار از هورمون کینتین به دست آمد که به ترتیب بازده گلوکزآمین را از 14 درصد به 45 و 34 درصد در دیواره سلولی افزایش دادند. مرحله بعدی این پژوهش بررسی اثر حضور فسفات در غلظت های مختلف بر تولید کیتوزان بود. ترکیب پتاسیم دی هیدروژن فسفات از محیط کشت پایه حذف شد و غلظت های مختلف فسفات با افزودن مقادیر مختلفی از اسید فسفریک مورد آزمایش قرار گرفت. لازم به ذکر است که در این سری از آزمایش ها غلظت یون پتاسیم از طریق اضافه کردن 1.44 گرم بر لیتر هیدروکسید پتاسیم در مقدار معادل آن در محیط کشت پایه، ثابت نگه داشته شد. از سوی دیگر از مقادیر بهینه دو هورمون مطالعه شده نیز در این سری از آزمایش ها استفاده شد. بیش ترین بازده گلوکزآمین 32 درصد بود که در محیط فاقد فسفات به دست آمد. گام بعدی بررسی تأثیر پتاسیم در غلظت های بهینه فسفات و هورمون ها بود. در این مورد بیشینه بازده گلوکزآمین 42 درصد دیواره سلولی بود که در محیط حاوی 5/2 گرم بر لیتر هیدروکسید پتاسیم به دست آمد. در همین مرحله تأثیر افزودن محلول فلزات کم مقدار به محیط کشت نیز بررسی شد. نتایج نشان داد که در محیط کشت هایی با ترکیب درصد مشابه حضور محلول فلزات کم مقدار به بهبود قابل توجه در غلظت کیتوزان منجر می شود. مرحله پایانی این پژوهش به بررسی تأثیر عصاره مخمر در غلظت های بهینه فسفات، پتاسیم و هورمون ها در حضور فلزات کم مقدار بر میزان کیتوزان موجود در دیواره سلولی اختصاص یافت. نتایج حاکی از این بود که در غیاب عصاره مخمر و یا در غلظت های پایین آن (کمتر از 2 گرم بر لیتر) تولید کیتین در دیواره سلولی قارچ موکورایندیکوس بر تولید کیتوزان پیشی می گیرد. این در حالی است که در غلظت های بالاتر، تولید کیتوزان بهبود قابل توجهی یافته و در مقدار 5 گرم بر لیتر از عصاره مخمر به مقدار بهینه خود می رسد (51 درصد گلوکزآمین). غلظت های بالاتر عصاره مخمر اثر منفی بر بازده کیتوزان دارند و مجدداً گلوکزآمین را به محدوده 17-20 درصد می رسانند.