جدا‏سازی، شناسایی و بهینه‌سازی باکتری‌های تولیدکننده اتانول از فرآیند تخمیر با پایه ساکارومیسس در صنایع الکل‌سازی ایران

Abstract

مقدمه : با توجه به رشد جمعیت جهان، مصرف زیاد انرژی، محدودیت منابع نفتی تامین کننده انرژی و افزایش قیمت سوخت در آینده، جایگزینی منبع انرژی دیگر امری ضروری است. اتانول سوخت تجدیدپذیر و بی‌خطر بوده و تولید جهانی آن بیشتر بر پایه تخمیر میکروبی است. جداسازی باکتری‌ها از تانک‌های تخمیر صنایع الکل‌سازی و بهینه‌سازی شرایط رشد آن‌ها به منظور یافتن جدایه‌هایی با توان بالای تولید اتانول برای معرفی به صنعت، از اهداف این پژوهش بود . مواد و روش ‏‏ ها: نمونه‌های جمع‌آوری شده از تانک تخمیر کارخانجات الکل‌سازی در محیط کشت مایع ZSM ، غنی‌سازی شد. سپس، برای جداسازی باکتری‌های تولید کننده اتانول، به محیط کشت محتوی آگار RMA منتقل شد. بهینه‌سازی شرایط رشد جدایه‌ها و تاثیر آن بر تولید اتانول شامل: درجه حرارت رشد، اسیدیته، زمان تخمیر، هوادهی، غلظت اولیه سوبسترا و منابع کربن و نیتروژن بررسی شد. همچنین، برای شناسایی جدایه‌ها، مشخصات ریخت شناسی، فیزیولوژیک و مولکولی مطالعه شد . نتایج: سه جدایه باکتریایی ZYM7 ، ZYM8 و ZYM9 ، از تانک تخمیر اتانول جداسازی شد. هر سه جدایه توانایی تولید اتانول را نشان داد و پس از 48 ساعت گرماگذاری، به ترتیب 00/5، 60/7 و 00/4 گرم بر لیتر اتانول، اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که هر سه جدایه علاوه بر مصرف بیشتر قندها، توانایی مصرف قند پنج‌کربنه زایلوز را داشتند. جدایه ZYM7 توانست با مصرف زایلوز، بیش‏ترین اتانول به مقدار 00/13 گرم بر لیتر را تولید کند. بررسی مشخصات ریخت‏شناسی و فیزیولوژیک جدایه‏‌ها نشان داد که جدایه ZYM7 به جنس لاکتوباسیلوس [i] و جدایه‌های ZYM8 و ZYM9 به جنس استوباکتر [ii] متعلق بود. همچنین، بررسی توالی ژن 16S rRNA و رسم درخت فیلوژنی نشان داد که جدایه ZYM7 ، دارای 99 درصد هومولوژی با لاکتوباسیلوس رامنوسوس [iii] و جدایه‏های ZYM8 و ZYM9 به ترتیب دارای 99 و 97 درصد هومولوژی با استوباکتر پاستیوریانوس [iv] بودند . بحث و نتیجه ‏ گیری: نتایج نشان می‌دهد باکتری­های جدا شده، گزینه مناسبی برای تولید اتانول از مواد اولیه غنی از زایلوز هستند و می‌توانند به صنایع تخمیری معرفی شوند . [i] . Lactobacillus sp. [ii] . Acetobacter sp. [iii] . Lactobacillus rhamnosus [iv] . Acetobacter pasteurianus