زیست فناوری

چکیده بوتانول به‌عنوان سوختی باقابلیت ترکیب آسان‌تر با بنزین و محصولات هیدروکربنی شناخته می‌شود که ارزش حرارتی بیشتری نسبت به اتانول دارد. گونه‌ی کلاستریدیوم استوبوتیلیکوم قادر به تولید چشمگیر بوتانول است. استون و اتانول محصولات دیگر مسیر متابولیکی این‌گونه‌ی میکروبی هستند. مدل‌های ساده توصیف‌کننده‌ی تولید این محصولات مانند مونود دارای محدودیت در پیش‌بینی فرآیندهای درون‌ سلولی هستند. بیان ریاضی تولید متابولیت های درون‌ سلولی به‌عنوان روشی جهت بهینه ‌سازی تولید محصول موردنظر به‌ویژه در مهندسی متابولیسم سلولی کاربرد دارد. در این پژوهش از مدل ساختارمند مسیر متابولیک سلولی به‌ منظور توصیف و پیش‌بینی نحوه تغییرات پویای متابولیت های درون و برون سلولی برای گونه‌ی کلاستریدیوم استوبوتیلیکوم استفاده شد. معادلات مدل توسط ابزار شبیه‌سازی مسیر متابولیک SimBiology حل گردید و نتایج حاصل از حل با مقادیر آزمایشگاهی منتشر شده در منابع مقایسه شد که نشان‌دهنده‌ی تطابق مناسب بود. همچنین تأثیرپذیری تولید بوتانول از بوتیریت و استات بررسی گردید. این بررسی نشان داد تولید بوتانول در حضور این مواد در محیط کشت افزایش می یابد. حضور بوتیریت در محیط کشت تأثیر بیشتری هم بر تولید بوتانول و هم در کاهش زمان رسیدن به حداکثر تولید دارد. غلظت بوتانول تولیدی با غلظت اولیه‌ی استات 100 میلی مولار و بوتیریت صفر برابر با 48/120 میلی مولار است و برای غلظت اولیه‌ی بوتیریت برابر با 100 میلی مولار و استات صفر برابر با 35/138 میلی مولار است. به علت برگشت‌پذیر نبودن تولید استون در مسیر متابولیک، این ماده بر تولید بوتانول تأثیر ندارد ولی حذف آن از مسیر سلولی سبب افزایش تولید می‌شود.

چکیده با افزایش آگاهی درباره اثرات شدید و مضر آلودگی محیط زیست، گرمایش جهانی و محدودیت‌‌های سوخت‌‌های فسیلی تلاش زیادی برای تولید انرژی های تجدیدپذیرمانند اتانل و بوتانل صورت گرفته است. علاوه بر مصارف سوختی، در صنعت از بوتانل برای تولید نرم کننده‌ها، لیکور(لاک الکلی)، پوشش‌‌ها، پاک کننده‌‌ها و سیالات هیدرولیکی جهت استفاده در ترمز اتومبیلها استفاده می‌‌شود. بیوبوتانل صنعتی به وسیله فرایند تخمیر با استفاده از باکتری کلستریدیوم استوبیوتیلیکام در شرایط بی هوازی تولید می‌شود. بسته به طبیعت کربوهیدرات و مواد مغذی که در اختیار این باکتری قرار می‌گیرد، نسبت تولید حلال ها(استن،اتانل وبوتانل) متنوع می باشد. دراین پژوهش تاثیر نوع مواد مغذی و غلظت‌‌های مختلف گلوکز جهت تولید بوتانل توسط این باکتری بررسی گردید. نتایج نشان می‌دهد که باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکام برای تولید حلال به ویتامین‌های بیوتین، تیامین و پارا آمینوبنزوئیک اسید و همچنین به حضور یون‌های منیزیم، آهن، منگنز ، فسفات و آمونیوم استات به مقدار بسیار جزئی در کنار عصاره مخمر نیاز دارد و در عدم حضور این مواد، با وجود رشد مناسب باکتری، میزان حلال تولیدی به مقدار قابل توجهی کاهش می‌یابد. همچنین غلظت گلوکز بهینه جهت حداکثر تولید حلال g/l 40 می‌‌باشد که در این غلظت حداکثر بوتانل تولیدی g/l7/6 و حداکثر حلال تولیدی g/l 5/10 با بازده 26.25% می‌‌باشد.