• شماره ركورد
    25249
  • شماره راهنما
    BIOTECH2 389
  • عنوان

    رويكرد پالايشگاه زيستي براي با ارزش‌سازي ضايعات ليموترش با استفاده از توليد ميكروبي صمغ زانتان و استخراج ليمونن

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي - بيوتكنولوژي
  • دانشكده
    علوم و فناوري‌‌‌هاي زيستي
  • تاريخ دفاع
    1404/07/29
  • صفحه شمار
    80 ص .
  • استاد راهنما
    محمدعلي اسداللهي , حميد اميري دستنائي
  • استاد مشاور
    صفورا ميرمحمدصادقي
  • كليدواژه فارسي
    صمغ زانتان , زانتاموناس كمپستريس , ليمونن , ضايعات ليموترش , پالايشگاه زيستي
  • چكيده فارسي
    در اين پژوهش يك رويكرد يكپارچه پالايشگاه زيستي براي باارزش‌سازي ضايعات ليموترش ارائه شد تا امكان توليد هم‌زمان تركيبات بااهميت صنعتي شامل پكتين، ليمونن، قندهاي قابل‌تخمير و صمغ زانتان ارزيابي شود. ضايعات ليموترش پس از آماده‌سازي اوليه، تحت پيش‌فرآوري اسيدي رقيق ( سولفوريك اسيد 1 درصد) در چهار دماي 100، 120، 140 و 160 درجه سانتي‌گراد و سه زمان ماند 15، 30 و 60 دقيقه قرار گرفتند و اثرات دما، زمان و انجام يا عدم انجام سوكسله پيش از پيش‌فرآوري بر ساختار ليگنوسلولزي و تركيبات قابل‌استخراج بررسي شد. نتايج نشان داد كه افزايش دما منجر به كاهش ماده جامد بازيافتي، تخريب همي‌سلولز و غني‌سازي نسبي گلوكان در فاز جامد مي‌شود؛ به‌طوري‌كه در دماي 160 درجه سانتي‌گراد و زمان 60 دقيقه، كمترين مقدار زايلان و بيشترين درصد گلوكان مشاهده گرديد. انجام سوكسله قبل از پيش‌فرآوري نيز موجب حذف تركيبات چربي و فنولي و در نتيجه افزايش دسترسي‌پذيري گلوكان و بهبود رفتار فرآيندي نمونه شد. بيشترين بازده استخراج پكتين در شرايط ملايم و در نمونه سوكسله‌شده در دماي 100 درجه سانتي‌گراد و زمان 60 دقيقه با مقدار 13/18درصد حاصل شد، در حالي‌كه افزايش دما به‌ويژه در 140 و 160 درجه موجب افت شديد بازده پكتين به دليل دپليمريزاسيون و تخريب حرارتي آن گرديد. استخراج ليمونن نشان داد كه روش سوكسله با حلال هگزان باعث استخراج انتخابي‌تر ليمونن به دليل ماهيت غيرقطبي آن شد و بيشترين غلظت ليمونن را فراهم مي‌كند 54/7 گرم بر ليتر، در حالي‌كه سوكسله با اتانول با وجود غلظت كمتر ليمونن، داراي راندمان كلي استخراج بالاتري به دليل نفوذ بيشتر بود. ارزيابي فنول كل نيز نشان داد كه افزايش دما و زمان ماند به آزادسازي بيشتر تركيبات فنولي منجر مي‌شود و نمونه‌هاي سوكسله‌نشده به‌طور قابل‌توجهي فنول آزاد بيشتري توليد كردند. هيدروليزيت حاصل از پيش‌فرآوري به‌عنوان منبع كربن براي تخمير سويه زانتوموناس كمپستريس ATCC 33913 مورد استفاده قرار گرفت. بالاترين بازده توليد صمغ زانتان در شرايط 140 درجه سانتي‌گراد و زمان 30 دقيقه (نمونه سوكسله‌شده) به مقدار 99/8 گرم بر ليتر به‌دست آمد كه از نظر كمي با محيط‌هاي حاوي گلوكز خالص قابل رقابت است. بررسي اثرات ضدميكروبي نشان داد ليمونن استخراج‌شده توانايي مهار رشد زانتوموناس كمپستريس را دارد و اين اثر وابسته به غلظت است؛ موضوعي كه اهميت كنترل و حذف ليمونن از جريان‌هاي تخميري را نشان مي‌دهد. در مجموع، يافته‌هاي اين مطالعه نشان داد كه ضايعات ليموترش، به‌عنوان يك زيست‌توده ارزان‌قيمت و فراوان، قابليت استفاده در توليد هم‌زمان تركيبات باارزش شامل پكتين، ليمونن و صمغ زانتان را دارند.
  • كليدواژه لاتين
    Xanthan gum , limonene , lemon waste , biorefinery
  • عنوان لاتين
    Biorefinery approach for valorization of lemon waste through microbial production of xanthan gum an‎d extraction of limonene
  • گروه آموزشي
    زيست فناوري
  • چكيده لاتين
    In this study, an integrated bio‎refinery approach was developed to valo‎rize lemon waste an‎d assess its potential fo‎r the simultaneous production of high-value compounds, including pectin, limonene, fermentable sugars, an‎d xanthan gum. Lemon residues were first subjected to basic preparation steps an‎d then pretreated using dilute sulfuric acid (1% w/v) at four temperatures (100, 120, 140, an‎d 160 °C) an‎d three residence times (15, 30, an‎d 60 min). The effects of temperature, reaction time, an‎d prio‎r Soxhlet extraction on the lignocellulosic structure an‎d extractable components were tho‎roughly eva‎luated. Results indicated that increasing temperature reduced the recovered solid fraction, accelerated hemicellulose degradation, an‎d enriched glucan content in the solid phase. At 160 °C fo‎r 60 minutes, the lowest xylan an‎d the highest glucan percentages were obtained. Perfo‎rming Soxhlet extraction befo‎re pretreatment effectively removed lipidic an‎d phenolic compounds, thereby improving glucan accessibility an‎d enhancing the processability of the biomass. The highest pectin extraction yield was achieved under mild conditions 100 °C fo‎r 60 minutes in the Soxhlet-treated sample—reaching 18.13%. In contrast, higher temperatures (140 an‎d 160 °C) caused severe reductions in pectin yield due to depolymerization an‎d thermal degradation. Limonene extraction results showed that Soxhlet extraction with n-hexane enabled mo‎re selec‎tive recovery of limonene due to its nonpolar nature, yielding the highest limonene concentration (7.54 g/L). Although Soxhlet extraction with ethanol produced lower limonene concentrations, it resulted in a higher overall extraction yield because of its deeper penetration into the biomass. Total phenolic content increased consistently with temperature an‎d residence time, with non-Soxhlet samples releasing significantly higher phenolic levels. The hydrolysate obtained from pretreatment was used as the carbon source fo‎r fermentation by Xanthomonas campestris ATCC 33913. The highest xanthan gum production was observed under the pretreatment condition of 140 °C an‎d 30 minutes (Soxhlet-treated sample), yielding 8.99 g/L, which is comparable to yields obtained from pure glucose media. Antimicrobial assays demonstrated that extracted limonene exhibited inhibito‎ry effects against X. campestris in a concentration-dependent manner, emphasizing the impo‎rtance of limonene removal o‎r control in fermentation processes. Overall, the findings of this study demonstrate that lemon waste, as an abundant an‎d low-cost biomass, holds considerable potential fo‎r the simultaneous production of valuable bioproducts such as pectin, limonene, an‎d xanthan gum.
  • تعداد فصل ها
    4
  • فهرست مطالب pdf
    149153
  • نويسنده

    عيني نجف ابادي، احسان