-
شماره ركورد
23942
-
شماره راهنما
BIO2 1031
-
نويسنده
حاجي هاشمي ورنوسفادراني، شايسته
-
عنوان
بهبود توليد اتانول زيستي و مقاومت ساكارومايسس سرويزيه تحت برخي تنشها بهمنظور كاهش مصرف آب
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
ميكروبيولوژي- صنعتي
-
دانشكده
علوم و فناوريهاي زيستي
-
تاريخ دفاع
1403/06/27
-
صفحه شمار
118 ص.
-
استاد راهنما
دكتر رسول شفيعي
-
استاد مشاور
دكتر بهروز صالحي اسكندري
-
كليدواژه فارسي
بيواتانول , ساكارومايسس سرويزيه , تخمير در غلظت زياد , تحملكننده تنشها , تكامل تطبيقي , مصرف آب
-
چكيده فارسي
بيواتانول بهعنوان يك سوخت زيستي پرمصرف شناخته شده است و بهبود فرايند توليد بيواتانول به دلايل اقتصادي و زيستمحيطي يك زمينه تحقيقاتي اولويتدار در مقياس بينالمللي است. صنعت توليد بيواتانول از لحاظ مصرف آب، جز صنايع تخميري با مصرف زياد آب است. بااينحال با توجه به كاربرد آن در ديگر صنايع و نيز نقش آن در بهداشت جامعه، توليد مداوم آن ضرورت دارد. بر اين اساس، از مهمترين چالشها و دغدغههاي واحدهاي توليدي اتانول، مسئله كاهش مصرف آب است. برخي از راهكارهاي كاهش مصرف آب طي توليد بيواتانول شامل بهرهگيري از بستر غليظ، تخمير در دماي بالا و استفاده از درياي خليجفارس بهجاي آب شيرين در بيوراكتورهاست. بااينحال، توليد اتانول تحت اين شرايط نيازمند مخمر ساكارومايسس سرويزيه با توانايي توليد اتانول با غلظت زياد و تحمل به تنشهاي اسمزي و دماي بالا است. بدين منظور در اين پروژه 30 جدايه بر اساس ويژگيهاي مورفولوژيكي از منابع مختلف جداسازي شدند و 4 جدايه (مخمر شماره 1901، 1902، 1903، 1402) توسط تستهاي بيوشيميايي و روش مولكولي بهعنوان مخمر ساكارومايسس سرويزيه شناسايي شدند. جدايهها ازنظر توانايي رشد و تخمير تحت تنشهاي دماي بالا، شوري و غلظت بالا و بسيار بالاي قند بررسي شدند. درنهايت مخمر 1901 با توانايي رشد در نمك يك مولار، دماي °C41 و تخمير در بريكس 25 درجه (270 گرم بر ليتر قند گلوكز)، بهعنوان جدايه برتر انتخاب شد. جهت بهبود تحمل مخمر به شوري، 15 مرتبه كشت متوالي در نمك 7/0 مولار جهت تكامل تطبيقي جدايه مخمري صورت گرفت. رشد جدايه سازگار شده طي 24 ساعت، تقريباً ده برابر جدايه والد مشاهده شد. جهت بررسي توانايي تخمير مخمر 1901 تحت تنشهاي ذكرشده، پارامترهاي تخميري در دو محيط كشت بر پايه قند گلوكز و ملاس چغندرقند با بريكسهاي مختلف در دماي °C30 و °C37 ارزيابي شد. جهت بهبود شرايط تخمير، افزايش ميزان تلقيح و همزدن محيط تخميري با سرعت 80 و 120 دور بر دقيقه بررسي شد. بيشترين ميزان بيواتانول و بازده اتانول در بريكس 25 درجه، همزدن محيط كشت با سرعت 80 دور بر دقيقه و دماي C°37، به ترتيب 94/8% و 89/44% حاصل شد. در محيط با 7/0 مولار نمك، بيشترين ظرفيت توليد اتانول مخمر در دماي °C37 و بريكس 18 درجه (200 گرم بر ليتر قند گلوكز) با تلقيح 108×1/1 سلول در هر ميليليتر، 45/7% با بازده اتانول 5/42% به دست آمد. در محيط ملاس با بريكس 22 و 26 درجه و در هر دو دما، به ترتيب 57/6% و 68/7% اتانول با بهرهوري 7/1 و 15/1 گرم بر ليتر بر ساعت و درصد بازده نظري 36/97% و 89/93% توليد شد و با افزايش تقريباً 4 برابري ميزان تلقيح و همچنين در همزدن محيط كشت، بهرهوري توليد اتانول به ترتيب 4/2 و 6/1 برابر شد. ميزان اتانول با كمك چگالي ويژه محاسبه و برحسب درصد وزني گزارش شد. بر اساس نتايج بهدستآمده، مخمر پتانسيل توليد بيواتانول در آبشور معادل با درياي خليجفارس را دارد. همچنين جدايه يك توليدكننده بالقوه اتانول است و با توجه به توانايي رشد و پتانسيل تخمير تحت تنشهاي غلظت بالاي قند، دماي بالا و شوري، ميتواند براي توليد بيواتانول صنعتي و كاهش مصرف آب طي توليد بيواتانول بيشتر مورد ارزيابي، بهبود و بهينهسازي قرار گيرد.
-
كليدواژه لاتين
Bioethanol , Saccharomyces cerevisiae , high gravity fermentation , stress tolerance , adaptive evolution , water consumption
-
عنوان لاتين
Investigation and improvement of bioethanol production and tolerance of saccharomyces cerevisiae under some stresses to reduce water consumption
-
گروه آموزشي
زيست شناسي سلولي مولكولي و ميكروبيولوژي
-
چكيده لاتين
Bioethanol is known as a widely used biofuel, and improving the bioethanol production process for economic and environmental reasons is a priority research field on an international scale. Bioethanol production is a water-intensive industry, and reducing water consumption is one of the most important challenges for ethanol production units. Some strategies to reduce water consumption include the use of thick bed, fermentation at high temperature and using Persian Gulf sea water instead of fresh water in bioreactors. However, ethanol production under these conditions requires Saccharomyces cerevisiae yeast with the ability to produce high ethanol and tolerance to osmotic and thermal stresses. In this project, 30 isolates were isolated from different sources based on morphological characteristics, and 4 isolates (yeast number 1901, 1902, 1903, 1402) were identified as Saccharomyces cerevisiae yeast with the help of biochemical tests and molecular methods. The isolates were investigated for their ability to grow and ferment under the stresses of high temperature, salinity and high and very high sugar concentration. Finally, 1901 yeast with the ability to grow in one molar salt, 41°C and fermentation in 25 °Brix (270 g/L of glucose) was selected as the superior isolate. In order to improve the tolerance of yeast to salinity, 15 times of serial cultivation were carried out in 0.7 M salt for the adaptive evolution of the yeast isolate. Based on this, the growth of the adapted isolate was observed to be almost ten times that of the parental strain within 24h To evaluate the fermentation ability of yeast 1901 under the mentioned stresses, fermentation parameters were assessed in two culture media based on glucose and sugar beet molasses with different °Brix levels at 30°C and 37°C. Additionally, to improve fermentation conditions in the mentioned culture media, the increase in inoculum size and shaking the fermentation medium at 80 and 120 rpm were examined. The highest bioethanol and ethanol yield was achieved at 25 °Brix, shaiking at 80 rpm and 37°C, 8.94% and 44.89%, respectively. The isolated yeast was able to produce 7.45% (v/v) ethanol with an ethanol yield of 42.5% during fermentation at 37°C with 18 °Brix (200 g L−1 glucose), 0.7 M salt and inoculum size of 1.1×108 cells/ml. In the molasses medium with 22 and 26 °Brix and at both temperatures, 57.6% and 7.68% ethanol with productivity of 1.7 and 1.15 g/l/h and theoretical yeild percentage of 97.36% and 93.89% was produced and by increasing the amount of inoculum size almost 4 times and also shaking the culture medium, the productivity of ethanol production increased by 2.4 and 1.6 times respectively. The amount of ethanol was calculated with the help of specific density and reported in terms of weight percent. Based on the obtained results, yeast has the potential to produce bioethanol in saline water equivalent to Persian Gulf sea water. Therefore, based on the obtained results, the isolate has the growth ability and fermentation potential under the stresses of high gravity, high temperature and salinity and can be further evaluated, improved and optimized for industrial bioethanol production and reducing water consumption during bioethanol production.
-
تعداد فصل ها
4
-
لينک به اين مدرک :