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