شبیه سازی فرآیند تولید پروتئین های تک یاخته از قارچ آسپرژیلوس نایجر بر اساس مدل های سینتیکی غیر ساختاری
محورهای موضوعی : میکروب شناسی کاربردیفاطمه اردستانی 1 , رکسانا کاسب کار 2
1 - استادیار، گروه مهندسی شیمی، واحد قائم شهر، دانشگاه آزاد اسلامی
2 - کارشناس ارشد، گروه مهندسی شیمی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی
کلید واژه: آسپرژیلوس نایجر, پروتئین های تک یاخته, مدل های غیر ساختاری,
چکیده مقاله :
سابقه و هدف: طراحی فرآیندهای تولید پروتئین های تک یاخته مستلزم تعیین الگوهای رشد میکروارگانیسم های تولید کننده می باشد. این مطالعه با هدف ارزیابی تولید پروتئین های تک یاخته قارچ آسپرژیلوس نایجر و شبیه سازی تولید توده سلولی بر اساس چند مدل غیر ساختاری انجام شد. مواد و روش ها: در این مطالعه آزمایشی تولید پروتئین های تک یاخته در کشت غوطه ور ناپیوسته با فرمولاسیون بهینه محیط کشت در دمای 25 درجه سلیسیوس، 6 pH و سرعت همزدن 300 دور در دقیقه به مدت 200 ساعت در انکوباتور شیکردار انجام شد. در پایان فرآیند، محتویات فلاسک ها به عنوان نمونه برای اندازه گیری غلظت گلوکز، وزن خشک توده سلولی و درصد پروتئین در توده سلولی استفاده شد. یافته ها: شبیه سازی نتایج با مدل مونود به طور متوسط دارای 92 درصد و برای مدل های موزر و لجستیک به ترتیب 63 و 83 درصد تطابق بودند. با افزایش pH از 3.5 به 6، محتوی پروتئین توده سلولی، 71 درصد افزایش یافت. در دامنه های pH بالاتر از 6 محتوی پروتئین توده سلولی کاهش یافت و در 7.5 pH به میزان 29 درصد کمتر شد. افزایش غلظت اولیه گلوکز از 10 تا 50 گرم در لیتر، تاثیر قابل توجهی بر محتوی پروتئین توده سلولی نداشت. همچنین در محیط کشت محتوی 50 گرم در لیتر گلوکز، محتوی پروتئین در توده سلولی تنها 5.67 درصد بیشتر از محیط کشت با 10 گرم در لیتر گلوکز بود. نتیجه گیری: با توجه به نتایج به دست آمده در این مطالعه، مدل سینتیکی مونود به عنوان یک مدل مناسب برای شبیه سازی رفتار قارچ آسپرژیلوس نایجر پیشنهاد می گردد.pH محیط کشت بر محتوی پروتئین های تک یاخته در توده سلولی موثر است. اما غلظت اولیه گلوکز در محیط کشت قارچ، تاثیری بر میزان تولید پروتئین های تک یاخته ندارد.
Background & Objectives: Design of the production of single cell proteins depends on definition of the growth template of the producer microorganisms. This study was aimed to evaluate the production of Aspergillus niger single cell protein and simulation of cell biomass production based on several un-structured models. Materials & Methods: In this experimental study, the fermentative process of single cell protein production was conducted in batch submerged culture with optimum culture medium formulation at 250C, pH 6 and 300 rpm for 200 h in an incubator shaker. At the end of process, the content of shaker flasks was used to analysis glucose concentration, cell dry weight and protein content in cell biomass. Results: The result simulation by Monod, Moser and Logistic models showed 92% 63% and 83% similarity, respectively. Increase in the pH from 3.5 to 6 caused 71% enhancement in protein content in cell biomass. However, pH more than 6 led to decrease in the cell biomass protein content and this values reached to 29% a pH 7. Increases in the initial glucose concentration from 10 to 50 g. L-1 did not show considerable effects on the cell biomass protein content. Cell biomass protein content of the media containing 50 g. L-1 initial glucose was only 5.67% more than the medium contained of 10 g. L-1 initial glucose. Conclusion: The Monod kinetic model was proposed as a suitable model to simulate A. niger behaviour. Furthermore, pH of the media affects cell biomass protein content. However, initial glucose concentration in the media did not show significant effects on the cell biomass protein content.