شماره ركورد
25060
شماره راهنما
BIOTECH2 386
عنوان
جداسازي و شناسايي باكتريهاي تخريبكنندهي ليگنين و ارزيابي عملكرد آنها در تخريب ليگنين و زيستتوده ليگنوسلولزي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
زيست فناوري (بيوتكنولوژي) - ميكروبي
دانشكده
علوم و فناوريهاي زيستي
تاريخ دفاع
1404/07/16
صفحه شمار
90 ص.
استاد راهنما
محمدعلي اسداللهي , دكتر حميد اميري
استاد مشاور
دكتر زهرا اعتمادي¬فر
كليدواژه فارسي
آسينتوباكتر اوليوورانس SFD1 , انتروباكتر كلاسه SFD2 , اشرشيا كلاي SFD3 , داينوكوكوس راديودورانس , تخريب ليگنين
چكيده فارسي
ليگنين، كه يك هتروپليمر در ساختار ليگنوسلولز است، نقش كليدي در استحكام و پايداري گياهان دارد. اين هتروپليمر اغلب به عنوان يك "مزاحم" در صنايعي مانند كارخانههاي خمير و كاغذ شناخته ميشود، چرا كه براي جداسازي سلولز و هميسلولز از آن، از روشهاي فيزيكي و شيميايي مختلفي استفاده ميشود. متأسفانه، ليگنين جداشده معمولاً به درستي دفع نميشود و به همين دليل به شكلي نامناسب در طبيعت رها ميگردد. استفاده از روشهاي زيستي براي تجزيه ليگنين مزاياي قابل توجهي دارد، براي مثال اين روشها نه تنها كمهزينه هستند، بلكه ميتوانند ليگنين را به تركيباتي با ساختار سادهتر و ارزش افزوده بالاتر تجزيه كنند. در نتيجه، تركيبات حاصل ميتوانند به عنوان مواد اوليه در صنايع ديگر مورد استفاده قرار گيرند و از رهاسازي نامناسب ليگنين در محيط زيست جلوگيري شود. هدف از انجام اين پژوهش، جستجو و جداسازي باكتريهاي داراي آنزيمهاي تجزيهكننده ليگنين بود. علاوه بر اين، آزمايشهايي نيز روي باكتري دايناكوكوس راديودورانس انجام شد تا پتانسيل آن در اين زمينه ارزيابي شود. سه باكتري شامل آسينتوباكتر اوليوورانس (SFD1)، انتروباكتر كلاسه (SFD2) و اشريشيا كلاي (SFD3)، جداسازي و بهترتيب با شماره دسترسيهاي PP767398، PP951854 و PQ368848 در وبسايت NCBI ثبت شدند. ميزان فعاليت آنزيمهاي منگنز پراكسيداز، ليگنين پراكسيداز و لاكاز، كه با فرآيند تخريب ليگنين مرتبط هستند، بهترتيب با اكسايش سوبستراهايي مانند 2و6-ديمتوكسيفنول، وراتريل الكل و 3-اتيلبنزوتيازولين-6-سولفونيك اسيد (ABTS) در اين سه جدايه اندازهگيري شد. نتايج نشان داد كه بيشترين فعاليت ليگنين پراكسيدازي، منگنز پراكسيدازي و لاكازي به ترتيب مربوط به داينوكوكوس راديودورانس (615 واحد)، آسينتوباكتر اليورانس (130 واحد) و انتروباكتر كلاسه (4120 واحد) بود. علاوه بر اين، با استفاده از مجموعهاي از آغازگرهاي طراحيشده، ژن رمزگردان آنزيم اكسيداز مشابه لاكاز چند مسه (CueO) در جدايه اشرشيا كلاي شناسايي شد كه توانايي اين سويه جداسازيشده در تخريب ليگنين را توجيه ميكند. همچنين، تركيبات با وزن مولكولي پايين آزاد شده توسط آناليز كروماتوگرافي گازي (GC-MS) ارزيابي و شناسايي شدند. آناليز طيفسنجي فروسرخ تبديل فوريه (FT-IR) نيز تغييرات ساختار شيميايي و توليد الكل، تركيبات فنولي (OH-) و آروماتيكي (C=C) توسط جدايهها را نشان داد.
نتايج بهدست آمده نشان داد كه باكتريهاي جداسازيشده و سويه داينوكوكوس راديودورانس به طور كارآمدي ليگنين را تجزيه ميكنند كه بيشترين تخريب مربوط به جدايه انترو باكتر كلاسه با ميزان 4/66% بود. به طور خاص، در اين پژوهش براي اولين بار يك سويه اشرشيا كلاي با توانايي تخريب ليگنين (44%) در حالت طبيعي، جداسازي و معرفي شد. با توجه به اهميت باكتري اشرشيا كلاي بهعنوان سويه ميزبان در فرايندهاي صنعتي زيستي، اين جدايه پتانسيل بالايي براي استفاده در پالايشگاههاي زيستي بهمنظور ارزشمندسازي ليگنين و نيز حذف ليگنين از پسابهاي صنعتي دارد.
كليدواژه لاتين
Acinetobacter olievorance SFD1 , Enterobacter cloacae SFD2 , Escherichia coli SFD3 , Dineococcus radiodurans , Lignin deterioration
عنوان لاتين
Isolation and identification of lignin-degrading bacteria and assessment of their performance in degrading lignin and lignocellulosic biomass
گروه آموزشي
زيست فناوري
چكيده لاتين
Lignin, a heteropolymer in the lignocellulose structure, plays a key role in the strength and stability of plants. This heteropolymer is often considered a "nuisance" in industries like pulp and paper mills because various physical and chemical methods are used to separate cellulose and hemicellulose from it. Unfortunately, the separated lignin is usually not properly disposed of and is therefore improperly released into the environment. Using biological methods for lignin degradation offers significant advantages. For example, these methods are not only cost-effective but can also break down lignin into simpler compounds with higher added value. Consequently, the resulting compounds can be used as raw materials in other industries, preventing the improper release of lignin into the environment. The objective of this research was to search for and isolate bacteria with lignin-degrading enzymes. Furthermore, experiments were conducted on the bacterium Deinococcus radiodurans to evaluate its potential in this area. Three bacteria, including Acinetobacter olivorans (SFD1), Enterobacter cloacae (SFD2), and Escherichia coli (SFD3), were isolated and registered with the accession numbers PP767398, PP951854, and PQ368848 on the NCBI website, respectively. The activity levels of manganese peroxidase (MnP), lignin peroxidase (LiP), and laccase (Lac) enzymes, which are involved in the lignin degradation process, were measured in these three isolates by the oxidation of substrates such as 2,6-dimethoxyphenol, veratryl alcohol, and 3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS), respectively. The results showed that the highest activities for lignin peroxidase, manganese peroxidase, and laccase were recorded for Deinococcus radiodurans (615 units), Acinetobacter olivorans (130 units), and Enterobacter cloacae (4120 units), respectively. Additionally, the gene encoding the multicopper oxidase (CueO) enzyme, which is similar to laccase, was identified in the Escherichia coli isolate using a set of designed primers, which justifies the ability of this isolated strain to degrade lignin. The released low-molecular-weight compounds were evaluated and identified using Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) analysis. Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) analysis also showed changes in the chemical structure and the production of alcohol, phenolic (OH-), and aromatic (C=C) compounds by the isolates. The obtained results indicated that the isolated bacteria and the Deinococcus radiodurans strain efficiently degrade lignin, with the highest degradation (66.4%) observed for the Enterobacter cloacae isolate. Notably, this research for the first time isolated and introduced a naturally-occurring Escherichia coli strain with lignin-degrading ability (44%). Given the importance of Escherichia coli as a host strain in industrial bioprocesses, this isolate holds high potential for use in biorefineries for lignin valorization and for the removal of lignin from industrial effluents.
تعداد فصل ها
4
فهرست مطالب pdf
146598
نويسنده