تولید استن و بوتانل به روش تخمیری با استفاده از نشاسته ضایعاتی به عنوان سوبسترا

در این تحقیق امکان استفاده از نشاسته بلوط به عنوان یک منبع ارزان و ضایعاتی به منظور تولید بوتانل زیستی با استفاده از باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکام بررسی گردید. علی رغم درصد بالای نشاسته میوه بلوط، هیچ گونه حلالی با استفاده از پودر میوه بلوط به دلیل وجود تانیک اسید در میوه بلوط تولید نشد. اثر بازدارندگی تانیک اسید بررسی و مشخص شد که این ماده در غلظت های بالاتر از 10/0 گرم بر لیتر به طور کامل تولید حلال ها (بوتانل، استن و اتانل) را متوقف می کند. به منظور حذف تانیک اسید، پودر میوه بلوط به روش جوشاندن در آب استخراج و حذف گردید. سپس تولید بوتانل با استفاده از نشاسته بلوط تیمار شده در غلظت های مختلف (20، 40 و 60 گرم بر لیتر) بررسی شد. همچنین از نشاسته خالص و گلوکز نیز به عنوان شاهد استفاده شد. برای هر سوبسترای مورد استفاده، در غلظت 20 گرم بر لیتر بالاترین بازدهی حاصل شد که مقادیر آن به ترتیب برای گلوکز، نشاسته خالص و نشاسته بلوط تیمار شده برابر با 21/0±05/43، 48/0±02/40 و 30/0±20/34 گرم حلال به ازاء هر گرم سوبسترای مصرف شده به دست آمد. در مورد گلوکز و نشاسته بلوط تیمار شده، تولید حلال ها با افزایش غلظت سوبسترا از 20 به 60 گرم بر لیتر افزایش یافت. در مورد نشاسته خالص، تولید حلال ها با افزایش غلظت از 20 به 40 گرم بر لیتر افزایش، اما با افزایش غلظت از 40 به 60 گرم بر لیتر تولید حلال ها کاهش یافت. کاهش تولید حلال با افزایش غلظت نشاسته خالص می تواند به دلیل افزایش ویسکوزیته محیط باشد که سبب محدودیت انتقال جرم می گردد. در نشاسته بلوط تیمار شده در غلظت 60 گرم بر لیتر کاهش تولید حلال ها مشاهده نشد. به طور کلی ویسکوزیته نشاسته ژلاتینه که برفعالیت آنزیم ها و واکنش های بیولوژیکی اثرگذار است، به اندازه گرانول ها و ظرفیت آمیلوز یا آمیلوپکتین آن وابسته است. بنابراین عدم کاهش تولید حلال ها از نشاسته بلوط تیمار شده نسبت به نشاسته خالص را می توان به گرانول های کوچک و ظرفیت بالای آمیلوز در آن نسبت داد. به علاوه، به منظور بررسی اثر افزایش مقیاس بر فرایند تخمیر، تولید بوتانل در فرمانتور 5 لیتری با استفاده از نشاسته خالص و نشاسته بلوط تیمار شده به عنوان سوبسترا و در غلظت 20 گرم بر لیتر انجام شد. تولید و بازده حلال ها در فرمانتور مشابه با تخمیر در مقیاس کوچک (ویال های 120 میلی لیتری) بود.