زیست فناوری میکروبی و مهندسی زیستی

زیست فناوری میکروبی و مهندسی زیستی

تولید پلیمر زیست‌تخریب‌پذیر هیدروکسی بوتیرات-والرات در محیط کشت خالص: ارزیابی مقایسه‌ای فرآیندهای ناپیوسته و ناپیوسته خوراک‌دهی‌شده

نوع مقاله : پژوهشی

نویسنده
کارشناسی ارشد، مهندسی شیمی-بیوتکنولوژی، دانشگاه شهید باهنر کرمان
10.22104/mbbe.2026.8261.1017
چکیده
پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها (PHAها) به‌عنوان پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر، گزینه‌ای امیدوارکننده برای کاهش اثرات زیست‌محیطی پسماندها محسوب می‌شوند. این ترکیبات در شرایط تنش ناشی از محدودیت مواد مغذی و حضور منابع کربنی فراوان، به‌صورت درون‌سلولی توسط میکروارگانیسم‌ها ذخیره می‌شوند. در میان آن‌ها، کوپلیمر هیدروکسی‌بوتیرات شناخته‌شده‌ترین عضو این خانواده است. تولید این پلیمرها معمولاً مبتنی بر مصرف ترکیبات آلی محلول مانند اسیدهای چرب فرار است که علاوه بر هیدروکسی‌بوتیرات، به تولید هیدروکسی‌والرات نیز منجر می‌شوند. در این پژوهش، هدف بررسی تأثیر افزودن تدریجی اسیدهای چرب بر افزایش بازده تولید و کاهش مصرف منابع کربنی بود. سویه آلکالیجنس اوتروفس از کلکسیون میکروبی تهیه شد و منابع کربنی شامل گلوکز و اسیدهای چرب (استیک، پروپیونیک و مخلوط آن‌ها) مورد استفاده قرار گرفت. برای ارزیابی اثر منبع کربن، دو فرآیند ناپیوسته و ناپیوسته خوراک‌دهی‌شده مقایسه شدند. طراحی آزمایش‌ها با نرم‌افزار Minitab و با استفاده از آنالیز واریانس دوطرفه انجام شد. کشت‌ها در ارلن‌های لرزان حاوی 50 میلی‌لیتر محیط انجام گرفت و 5 میلی‌لیتر محیط بذر به آن‌ها افزوده شد. در روش خوراک‌دهی‌شده، اسیدهای چرب در سه زمان مشخص (24، 45 و 50 ساعت) به‌صورت مرحله‌ای اضافه شدند تا از اثرات بازدارندگی جلوگیری شود. شرایط کشت شامل دمای 32 درجه، سرعت 120 دور در دقیقه و زمان 72 ساعت بود. نتایج نشان داد بیشترین تولید هیدروکسی‌بوتیرات (3.486 گرم بر لیتر) و هیدروکسی‌والرات (0.794 گرم بر لیتر) در حضور اسید استیک و روش خوراک‌دهی‌شده حاصل شد. همچنین این روش موجب افزایش حدود 17 درصدی هیدروکسی‌والرات شد و کارایی مصرف منابع را بهبود داد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Production of Biodegradable Hydroxybutyrate-Valerate Polymer in Pure Culture: A Comparative Evaluation of Batch and Fed-Batch Processes

نویسنده English

atefeh farjadmanesh
M.Sc., Chemical Engineering – Biotechnology, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran
چکیده English

Polyhydroxyalkanoates (PHAs), as biodegradable polymers, are considered promising alternatives for reducing the environmental impacts of waste. These compounds are accumulated intracellularly by microorganisms under stress conditions caused by nutrient limitation in the presence of excess carbon sources. Among them, hydroxybutyrate copolymer is the most well-known member of this family. Their production is generally based on the consumption of soluble organic substrates such as volatile fatty acids, which lead not only to hydroxybutyrate formation but also to hydroxyvalerate production. This study aimed to evaluate the effect of gradual fatty acid addition on improving production yield and reducing carbon source consumption. The strain Alcaligenes eutrophus was obtained from a microbial culture collection, and carbon sources included glucose and fatty acids (acetic acid, propionic acid, and their equal-weight mixture). To assess the impact of carbon sources, batch and fed-batch processes were compared. Experimental design was conducted using Minitab software with a two-way ANOVA approach. Cultures were grown in shake flasks containing 50 mL of medium, with 5 mL of inoculum added. In the fed-batch process, fatty acids were added stepwise at 24, 45, and 50 hours to prevent substrate inhibition. Incubation conditions were 32°C, 120 rpm, and 72 hours. Results showed maximum hydroxybutyrate (3.486 g/L) and hydroxyvalerate (0.794 g/L) production under acetic acid and fed-batch conditions. This approach increased hydroxyvalerate production by approximately 17% and improved resource efficiency.

کلیدواژه‌ها English

Polyhydroxyalkanoates
Biodegradability
Alcaligenes eutrophus
Fed-batch process
Fatty acids

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 27 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 25 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 23 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 25 تیر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 27 تیر 1405