تولید بیواتانول توسط ساکارومایسس سرویزیه بومی تثبیت شده در حامل ترکیبی آلژینات-کیتوزان در شرایط تنش فورفورال

محورهای موضوعی : میکروب شناسی صنعتی

مهرو آهوی سیمین ¹ , آزاده توفیقی ² , محمد حسین-آرش اسدی راد ³

1 - کارشناس ارشد، گروه میکروب شناسی، مرکز تحقیقات زیست شناسی، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان
2 - استادیار، گروه میکروب شناسی، مرکز تحقیقات زیست شناسی، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان
3 - استادیار، گروه میکروب شناسی، مرکز تحقیقات زیست شناسی، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان

تاریخ دریافت : 1396/01/11 تاریخ پذیرش : 1396/03/27 تاریخ انتشار : 1396/06/01

کلید واژه: آلژینات, کیتوزان, بیواتانول, تثبیت, فورفورال,

چکیده مقاله :

سابقه و هدف: یکی از مشکلات مهم در تولید بیواتانول، تشکیل ترکیبات سمی مانند فورفورال و هیدروکسی متیل فورفورال از آبکافت اسیدی مواد لیگنوسلولزی است. تثبیت سلولی، یکی از روش های مناسب استفاده مجدد و حفاظت میکروارگانیسم ها در شرایط تنش های فیزیکی-شیمیایی محیطی می باشد. در این مطالعه اثر حامل ترکیبی آلژینات-کیتوزان با هدف تثبیت مخمر ساکارومایسس سرویزیه برای افزایش بازده تولید اتانول در حضور فورفورال مورد ارزیابی قرار گرفت. مواد و روش ها: در این پژوهش سلول های مخمر ساکارومایسس سرویزیه AT-1350 در حامل ترکیبی آلژینات-کیتوزان تثبیت شد. سپس فورفورال به میزان 3 گرم بر لیتر به عنوان عامل تنش زا به محیط کشت تخمیر اضافه گردید. میزان قند مصرفی به وسیله کیت سنجش گلوکز و میزان اتانول تولید شده با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) اندازه گیری شد. یافته ها: نتایج نشان داد که بازده تولید اتانول توسط مخمر بومی تثبیت نشده در محیط کشت حاوی 3 گرم بر لیتر فورفورال نسبت به محیط فاقد فورفورال (شاهد)، به میزان 21 درصد کاهش داشته است. از سویی دیگر استفاده از مخمر تثبیت شده در آلژینات-کیتوزان در حضور فورفورال موجب افزایش راندمان تولید به میزان 6.9 درصد و 14.4 درصد به ترتیب در مقایسه با مخمر تثبیت شده در آلژینات و مخمر آزاد می گردد. نتیجه گیری: حامل ترکیبی آلژینات-کیتوزان می تواند به عنوان یک حامل مناسب به منظور تثبیت و حفاظت سلول مخمر در برابر تنش های موجود در محیط و در نتیجه افزایش بازده تولید اتانول از ضایعات لیگنوسلولزی مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده انگلیسی:

Background & Objectives: One of the major problems in bio-ethanol production is formation of toxic compounds such as furfural and hydroxymethyl furfural from acidic hydrolysis of lignocellulosic materials. Cells immobilization is a useful method for protecting microorganisms against direct physicochemical tensions and reusing them. This study was conducted to assess the effect of alginate-chitosan complex carrier on immobilizing Saccharomyces cerevisiae in order to enhance the yield of ethanol production in the presence of furfural. Methods & Materials: In this study, S. cerevisiae AT-1350 were immobilized in alginate-chitosan complex carrier. Then, 3 g/L of furfural was added to the fermentation medium as the stressor. Glucose consumption was determined using glucose sensing kit. High performance liquid chromatography was used to measure the amount of ethanol production. Results: The results showed that the ethanol yield was decreased 21% by non-immobilized autochthonous yeast, in the medium containing 3 g/L furfural as compared to the control (furfural-free medium). On the other hand, in the presence of furfural, using yeast immobilized in alginate-chitosan complex increased the ethanol yield 6.9% and 14.4% in comparison with yeasts immobilized in alginate and non-immobilized yeasts, respectively. Conclusion: The alginate-chitosan complex can be used as a suitable carrier to immobilize and protect yeast cells against tensions and thusto enhance the ethanol yield obtained from lignocellulosic wastes.