بهبود توليد اتانول زيستي و مقاومت ساكارومايسس سرويزيه تحت برخي تنش‌ها به‌منظور كاهش مصرف آب

كارشناسي ارشد

بيواتانول به‌عنوان يك سوخت زيستي پر‌مصرف شناخته‌ شده است و بهبود فرايند توليد بيواتانول به دلايل اقتصادي و زيست‌محيطي يك زمينه تحقيقاتي اولويت‌دار در مقياس بين‌المللي است. صنعت توليد بيواتانول از لحاظ مصرف آب، جز صنايع تخميري با مصرف زياد آب است. بااين‌حال با توجه به كاربرد آن در ديگر صنايع و نيز نقش آن در بهداشت جامعه، توليد مداوم آن ضرورت دارد. بر اين اساس، از مهمترين چالش‌ها و دغدغه‌هاي واحدهاي توليدي اتانول، مسئله كاهش مصرف آب است. برخي از راهكارهاي كاهش مصرف آب طي توليد بيواتانول شامل بهره‌گيري از بستر غليظ، تخمير در دماي بالا و استفاده از درياي خليج‌فارس به‌جاي آب شيرين در بيوراكتورهاست. بااين‌حال، توليد اتانول تحت اين شرايط نيازمند مخمر ساكارومايسس سرويزيه با توانايي توليد اتانول با غلظت زياد و تحمل به تنش‌هاي اسمزي و دماي بالا است. بدين منظور در اين پروژه 30 جدايه بر اساس ويژگي‌هاي مورفولوژيكي از منابع مختلف جداسازي شدند و 4 جدايه (مخمر شماره 1901، 1902، 1903، 1402) توسط تست‌هاي بيوشيميايي و روش مولكولي به‌عنوان مخمر ساكارومايسس سرويزيه شناسايي شدند. جدايه‌ها ازنظر توانايي رشد و تخمير تحت تنش‌هاي دماي بالا، شوري و غلظت بالا و بسيار بالاي قند بررسي شدند. درنهايت مخمر 1901 با توانايي رشد در نمك يك مولار، دماي °C41 و تخمير در بريكس 25 درجه (270 گرم بر ليتر قند گلوكز)، به‌عنوان جدايه برتر انتخاب شد. جهت بهبود تحمل مخمر به شوري، 15 مرتبه كشت متوالي در نمك 7/0 مولار جهت تكامل تطبيقي جدايه مخمري صورت گرفت. رشد جدايه سازگار شده طي 24 ساعت، تقريباً ده برابر جدايه والد مشاهده شد. جهت بررسي توانايي تخمير مخمر 1901 تحت تنش‌هاي ذكرشده، پارامترهاي تخميري در دو محيط كشت بر پايه قند گلوكز و ملاس چغندرقند با بريكس‌هاي مختلف در دماي °C30 و °C37 ارزيابي شد. جهت بهبود شرايط تخمير، افزايش ميزان تلقيح و همزدن محيط تخميري با سرعت 80 و 120 دور بر دقيقه بررسي شد. بيشترين ميزان بيواتانول و بازده اتانول در بريكس 25 درجه، همزدن محيط كشت با سرعت 80 دور بر دقيقه و دماي C°37، به ترتيب 94/8% و 89/44% حاصل شد. در محيط با 7/0 مولار نمك، بيشترين ظرفيت توليد اتانول مخمر در دماي °C37 و بريكس 18 درجه (200 گرم بر ليتر قند گلوكز) با تلقيح 108×1/1 سلول در هر ميلي‌ليتر، 45/7% با بازده اتانول 5/42% به دست آمد. در محيط ملاس با بريكس 22 و 26 درجه و در هر دو دما، به ترتيب 57/6% و 68/7% اتانول با بهره‌وري 7/1 و 15/1 گرم بر ليتر بر ساعت و درصد بازده نظري 36/97% و 89/93% توليد شد و با افزايش تقريباً 4 برابري ميزان تلقيح و همچنين در همزدن محيط كشت، بهره‌وري توليد اتانول به ترتيب 4/2 و 6/1 برابر شد. ميزان اتانول با كمك چگالي ويژه محاسبه و برحسب درصد وزني گزارش شد. بر اساس نتايج به‌دست‌آمده، مخمر پتانسيل توليد بيواتانول در آب‌شور معادل با درياي خليج‌فارس را دارد. همچنين جدايه يك توليدكننده بالقوه اتانول است و با توجه به توانايي رشد و پتانسيل تخمير تحت تنش‌هاي غلظت بالاي قند، دماي بالا و شوري، مي‌تواند براي توليد بيواتانول صنعتي و كاهش مصرف آب طي توليد بيواتانول بيشتر مورد ارزيابي، بهبود و بهينه‌سازي قرار گيرد.

231270

دانشگاه اصفهان

دكتر بهروز صالحي اسكندري

ميكروبيولوژي- صنعتي

دكتر رسول شفيعي