تولید بیودیزل با استفاده از روش های بیوتکنولوژی و روغن میکروارگانیسمی

الموضوعات :

مرجان انشاییه ¹ (باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد فلاورجان، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران.)
آزاده عبدلی ² (باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد فلاورجان، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران.)
محبوبه مدنی ³ (گروه میکروبیولوژی، واحد فلاورجان، دانشگاه آزاد اسلامی ، اصفهان، ایران.)

تاريخ الإرسال : 16 الأحد , ربيع الثاني, 1435 تاريخ التأكيد : 05 السبت , ربيع الأول, 1436 تاريخ الإصدار : 22 الثلاثاء , جمادى الثانية, 1438

الکلمات المفتاحية: بیودیزل, مورتیرلا آلپینا, ترانس استریفیکاسیون, قارچ مولد چربی,

ملخص المقالة :

چکیده زمینه و هدف: مصرف زیاد از حد سوخت های فسیلی و تولید بیش از اندازه CO2 علاوه بر مشکلات مربوط به گرم شدن کره زمین، مسایل مربوط به آلودگی هوا را نیز در پی دارد. این موضوعات منجر به توجه بیش تر به تولید بیودیزل شده است. از جمله فواید تولید بیودیزل این است که به هنگام سوختن آن، انتشار خالص CO2 صورت نمی گیرد. بنابراین یافتن راهی زیستی برای تولید بیودیزل، نه تنها ارزش اقتصادی دارد بلکه از لحاظ زیست محیطی و تاثیر بر سلامتی انسان ها نیز ارزشمند است. هدف از این پژوهش به کارگیری قارچ مولد چربی جهت تولید تولید سوخت زیستی و همچنین بهینه سازی فرایند تولید بوده است. روش بررسی: در این پژوهش از قارچ مولد چربی مورتیرلا آلپینا با قابلیت تولید بالای چربی، جهت تولید روغن میکروبی استفاده شد. پس از آنالیز روغن تولید شده با کروماتوگرافی گازی- اسپکترومتری توده ای[1] (GC-MS)، امکان تبدیل آن به بیودیزل مورد ارزیابی قرار گرفت. بهینه سازی شرایط محیط نیز برای افزایش تولید لیپید صورت پذیرفت. شرایط بهینه به دست آمده در یک شبه فرمانتور آزمایشگاهی برای تولید لیپید مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته‌ها: سویه قارچی مورد نظر دارای بیش ترین میزان تولید لیپید معادل g/L9/10 بود. این سویه پس از ترانس استریفیکاسیون دارای بازده تولید بیودیزل معادل 71% بوده و بیش ترین اسید چرب موجود در آن اولئیک اسید به میزان 38% به دست آمد. بحث و نتیجه‌گیری: ترکیب روغن تولید شده در این قارچ مشابهت زیادی با روغن های گیاهی داشته و در این زمینه برای تولید سوخت زیستی با لیپید های گیاهی قابل رقابت می باشد که از نظر اقتصادی بسیار ارزشمند است. [1]-Gas chromatography- Mass Spectrometry

المصادر:

منابع

1- Karatay, S.E., Donmez, G., 2010. Improving the lipid accumulation properties of the yeast cells for biodiesel production using molasses. Bioresource Technology, Vol. 101(20), pp.7988-7990.

2- Kosa, M., Ragauskas, A.J., 2010. Lipids from heterotrophic microbes: advances in metabolism research. Trends in Biotechnology, Vol. 29, pp. 53-61. 

3- Liu, G.Q., Lin, Q.L., Jin, X.C., Wang, X.L., Zhao, Y., 2010. Screening and fermentation optimization of microbial lipid-producing molds from forest soils. African journal of microbiology Research, Vol. 4(14), pp.1462-1468.

4- Dai, C., Tao, J., Xie, F., Dai, Y.J., Zhao, M., 2007. Biodiesel generation oleaginous yeast Rhodotorula glutinis with xylose   assimilating capacity. African Journal of Biotechnology, Vol. 6(18), pp. 2130-2134.

5- Balat, M., Balat, H., 2010.  Progress in biodiesel processing.  Applied Energy, Vol. 87, pp. 1815-1835.

6-Amaretti, A., Raimondi, S., Sala, M., Roncaglia, L., Lucia, D.M., Leonardi, A., Rossi, M., 2010. Single cell oil of cold adapted oleaginous yeast Rhodotorula glacialis DBVPG 4785. Microbial Cell Factories, Vol. 23, pp. 59-73.

7- Li, Q., Du, W., Liu, D., 2008. Perspective of microbial oils for biodiesel production. Applied Microbiology and Biotechnology, Vol.80, pp.749-756.

8-   Smith, V.H., Sturm, B.S.M., DeNoyelles, F.J., Billings, S.A., 2009. The ecology of algal biodiesel production. Trends in Ecology and Evolution, Vol. 25, pp. 301-309.

9- Zhao, X., Kong, X., Hua, Y., 2008. Medium Optimization for lipid production through co-fermentation of Glucose and Xylose by the Oleaginous Yeast Lipomyces Starkei. European Journal of Lipid Science and Technology, Vol. 110, pp.405-412.

10- Zlatanov, M., Pavlova, K., Grigrova, D., 2001. Lipid composition of some yeast strains from Livingston Island Antarctica, Folia Microbiology, Vol. 46(5), pp. 402-406.

11- Chatzifragkou, A., Makri, A., Belka, A., Bellou, S., Mavrou, M., Mastoridou, M., Mistorioti, P., Onjaro, G., Aggelis, G., Papanikolaou, S., 2011. Biotechnological conversions of biodiesel derived waste glycerol by yeast and fungal species, Energy, Vol. 36, pp.1097-1108.

12- Meng, X., Yang, J., Xu, X., Zhang, L., Nie, Q., Xian, M., 2009. Biodiesel production from oleaginous microorganisms. Renewable Energy, Vol. 34(1), pp.1-5.

13- Katre, G., Joshi, C.H., Khot, M., Zinjarde, S., Ravikumar, A., 2012. Evaluation of single cell oil (SCO) from a tropical marine yeast Yarrowia lipolytica NCIM 3589 as a potential feedstock for biodiesel. AMB Express, Vol. 2(36), pp.36-55.

14- Khot, M., Kamat, S., Zinjarde, S., Pant, A., Chopade, B., Ravikumar, A., 2012. Single cell oil of oleaginous fungi from the tropical mangrove wetlands as a potential feedstock for biodiesel. Microbial Cell Factories, Vol.11, pp.1-13.

15- Ratledge, C., 2002. Regulation of lipid accumulation in oleaginous micro-organisms. Biochemical society, Vol. 6, pp.1047-1050.

16- Zheng, Y., Yu, X., Zeng, J., Chen, S.H., 2012. Feasibility of filamentous fungi for biofuel production using hydrolysate from dilute sulfuric acid pretreatment of wheat straw. Biotechnology for Biofuels, Vol. 5, pp.1750-54.

17- Muniraj, I.K., Xiao, L., Hu, Z., Zhan, X., Shi, J., 2013. Microbial lipid production from potato processing wastewater using oleaginous filamentous fungi Aspergillus oryzae. Water Research, Vol. 47(10), pp. 3477-83.

18- Sriwongchai, S., Pokethitiyook, P., Kruatrachue, M., Bajwa, P.K., Lee, H., 2013. Screening of selected oleaginous yeasts for lipid production from glycerol and some factors which affect lipid production by Yarrowia lipolytica strains. Journal of Microbilogy, Biotechnology and Food Sciences, Vol. 2(5), pp. 2344-2348.

19- Braunwald, T., Schwemmlein, L., Graeff-Hönninger, S., French, W.T., Hernandez, R., Holmes, W.E., Claupein, W., 2013. Effect of different C/N ratios on carotenoid and lipid production by Rhodotorula glutinis, Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 97(14), pp. 6581-8.

20- Kraisintu, P., Yongmanitchai, W., Limtong, S., 2010. Selection and optimization for lipid production of a newly isolated oleaginous yeast, Rdodosporidium toruloides DMKU3-TK16. Kasetsart Journal of Science, Vol.44, pp. 436-445.

21- Kumar, I., Ramalakshmi, M.A., Sivakumar, U., Santhanakrishnan, P., Zhan, X., 2011. Production of microbial oils from Mortierella sp for generation of biodiesel livestock. Afriacan Journal of Microbiology Research, Vol. 5(24), pp.4105-4111.

22- Pan, L.X., Yang, D.F., Shao, L., Li, W., Chen, G.G., Liang, Z.Q., 2009. Isolation of oleaginous yeast from the soil and studies of their lipid-producing capacities. Food technology and Biotechnology, Vol. 47, pp. 215-220.

23- El-Fadaly, H., El-Ahmady, N., Marvan, E.M., 2009. Single cell oil production by an oleaginous yeast strain in a low cost cultivation medium. Research Journal of Microbiology, Vol. 4(8), pp. 301-313.

24- Alexander V.G., Elena, G.K., Arkady P.S., 2011. Comparison of Two Methods for Assaying Reducing Sugars in the Determination of Carbohydrase Activities. International Journal of Analytical Chemistry, Vol. 10, pp.1155-1168.

25- Miller, G.L., 1959. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar, Analytical Chemistry, Vol.31, pp.426-432.

26- Alvarez, F.A., Alvarez, M.H., Kalscheuer, R., Waltermann, M., Steinbuchel, A., 2008. Cloning and characterization of a gene involved in triacylglycerol biosynthesis and identification of additional homologous genes in the oleaginous bacterium Rhodococcus opacus PD630. Microbiology, Vol. 154(8), pp.2327-35.

27- Enshaeieh, M., Abdoli, A., Nahvi, I., 2013. Medium optimization for biotechnological production of single cell oil using Yarrowia lipolytica M7 and Candida sp. Journal of cell and molecular research, Vol. 5(1), pp.17-23.

28- Enshaeieh, M., Abdoli, A., Nahvi, I., Madani, M., 2013. Selection and optimization of single cell oil production from Rodotorula 110 using environmental waste as substrate. Journal of cell and molecular research, Vol. 4(2), pp.1-10.

29- Enshaeieh M, Nahvi I, Madani M, 2013, Improving Microbial Oil Production with Standard and native Oleaginous Yeasts by using Taguchi Design, Int. J. Environ. Sci. Technol. Available on line with DOI 10.1007/s13762-013-0373-2 in http://jest.edmgr.com. pdf.8p.

30- Xia, C.H., Zhang, J., Zhang, W., Bo, H., 2011. A new cultivation method for microbial oil production: cell pelletization and lipid accumulation by Mucor circinelloides. Biotechnology for Biofuels, Vol.4, pp. 4-15.

31- Angerbauer, C., Siebenhofer, M., Mittelbach, M., Guebitz, G.M., 2008, Conversion of sewage sludge in to lipids by lipomyces starkeyi for biodiesel production. Bioresource Technology, Vol.99, pp. 3051-3056.

32- Leesing, R., Baojungharn, R., 2011. Microbial Oil production by isolated oleaginous yeast Torulaspora globosa YU5/2, World academy of science. Engineering and Technology, Vol. 76, pp. 799-803.

33- Huang, J.Z., Shi, Q.Q., Zhou, X.L., Lin, Y.X., Xie, B.F., Wu, S.G., 1998. Studies on the breeding of mortierella isabellina mutant high producing lipid and its fermentation conditions. Microbiology, Vol. 25(4), pp. 187-191.

34- Syed, M.A., Singh, S.K., Pandey, A., Kanjilal, S., Prasad, R.B.N., 2006. Effects of various process parameters on the production of α-Linolenic acid in submerged fermentation. Food technology and Biotechnology, Vol. 44, pp. 282-287.

35- Li, Y., Zhao, Z., Bai, F., 2007. High- density cultivation of oleaginous yeast Rhodosporidium toruloides Y4 in fed-batch culture. Enzyme and Microbial Technology, Vol. 41, pp. 312-317.

36- Yong- Hong, L., Zong-Bao, Z., Feng-Wu, B., 2006. Optimization of culture conditions for lipid production by Rhodosporidium toruloides. Chinese Journal of Biotechnology, Vol. 22, pp. 650-656.

37- Papanikolaou, S., Aggelis, G., 2002, Lipid production by Yarrowia lipolytica growing on industrial glycerol in a single-stage continuous culture. Bioresource Technology. Vol. 82, pp.43-49.

38- Xue, F.Y., Miao, J.X., Zhang, X., Luo, H., Tan, T. W., 2008. Studies on lipid production by Rhodotorulla glutinis fermentation using monosodium glutamate wastewater as culture medium. Bioresource Technology, Vol. 99, pp.5923-5927.

39- Evans, C.T., Ratledg, C., 1984. Phosphofructokinase and the regulation of the flux of carbon from glucose to lipid in the oleaginous yeast Rhodosporidium toruloides. Journal of General Microbiology, Vol.130, pp. 3251-3264.