دانشگاه تربیت مدرس زیست فناوری 2322-2115 4 1 2013 05 22 Optimization of the Effects of Zn2+, Cu2+ and Mn2+ on Ligninase Enzymes' Activities for Pretreatment of Rice Straw in Conversion to Bio-ethanol بهینه‌‌سازی اثر یو‌‌ن‌‌های فلزی روی، مس و منگنز بر فعالیت آنزیم‌‌های لیگنیناز برای پیش‌‌فراوری ساقه برنج در تبدیل به اتانول زیستی 47 56 22295 FA فاطمه قربانی دانشگاه اصفهان داود بی ریا دانشگاه اصفهان- دانشکده علوم و فناوریهای نوین حمیدرضا کریمی نیا دانشگاه شریف- دانشکده مهندسی شیمی و نفت Journal Article The production of bioethanol from lignocellulosic biomass could be considered as an appropriate and economic option to remove environmental disasters and improve energy security. In fact, lignocellulosic material is mainly composed of cellulose, hemicellulose and lignin. Lignin works as the adhering prevents the bioconversion of cellulose into sugars and ultimately to ethanol. To address the problem, various chemical, physical, physicochemical and biological methods have been suggested. Enjoying convenient operating conditions, production of non-hazardous wastes, and having no harmful side effects, make the biological methods a potentially proper option. Unfortunately, the biological methods are slower and less efficient in comparison with the other processes. In the present study, an attempt is made to resolve this problem in an enzymatic degradation of lignin of a rice straw sample. Several peroxidase enzymes were produced by a white rot fungus, and their effects on lignin removal from the biomass samples were investigated in shaking flasks. Lignin concentration and enzymes' activity were measured by the acetyl bromide-soluble lignin spectrophotometric method and optical density method using special reagents, respectively. The results revealed that the enzymatic treatment could remove at least 30% of the lignin content of the lignocellulosic biomass. To achieve the maximum activity of the enzymes, The chemical composition of the culturing medium was optimized for the concentration of important metal ions including Cu2+, Mn2+ and Zn2+ through Box Behnken response surface methodology. The enzymes' activity at the obtained optimal conditions increased four times for Manganese peroxidase, and lignin peroxidase.<br style="font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; line-height: normal; orphans: 2; text-align: -webkit-auto; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px;"> تبدیل زیست‌‌توده لیگنوسلولزی (مانند ضایعات کشاورزی) به سوخت‌‌های زیستی مانند اتانول، گزینه‌‌ای مناسب و اقتصادی برای بهبود امنیت انرژی است. اجزا اصلی سازنده لیگنوسلولز، شامل سلولز، همی‌‌سلولز و لیگنین است. وجود لیگنین، از هیدرولیز سلولز و تبدیل آن به قند و در نهایت، سوخت زیستی جلوگیری می‌‌کند. برای از بین بردن این مشکل، روش‌‌های مختلف شیمیایی، فیزیکی، فیزیکی- شیمیایی و زیستی پیشنهاد شده است. به‌دلیل وجود شرایط ملایم عملیاتی، جلوگیری از ایجاد ترکیبات سمی و پسماندهای خطرناک و نداشتن آثار مخرب جانبی، روش زیستی اهمیت ویژه‌‌ای دارد. مشکل اصلی روش‌‌های زیستی، بازدهی کمتر آن‌‌ها نسبت به سایر روش‌‌ها است. برای رفع این مشکل، در این پژوهش، تجزیه آنزیمی لیگنین موجود در ساقه برنج با آنزیم‌‌های پراکسیداز تولیدشده (منگنز پراکسیداز، لیگنین ‌‌پراکسیداز) از یک سویه قارچ پوسیدگی سفید،بررسی شد. برای اندازه‌‌گیری غلظت لیگنین و تعیین فعالیت‌‌ آنزیم‌‌های تولید شده به‌وسیله‌‌ی قارچ، به ترتیب از روش اندازه‌‌گیری جذب نوری لیگنین محلول در استیل بروماید و روش جذب نوری با معرف‌‌های اختصاصی استفاده شد. نتایج نشان داد که تیمار آنزیمی می‌‌تواند حداقل 30 درصد لیگنین موجود در زیست‌‌توده‌‌ی لیگنوسلولزی را حذف کند. ترکیب شیمیایی محیط کشت از نظر غلظت یون‌‌های فلزی مؤثر در تولید آنزیم‌‌های پراکسیداز مانند منگنز، مس و روی به روش رویه سطح پاسخ باکس بنکن بهینه شد. فعالیت آنزیمی در شرایط بهینه برای آنزیم‌‌های منگنز پراکسیداز و لیگنین ‌‌پراکسیداز نسبت به نمونه شاهد، چهار برابر افزایش یافت.

https://biot.modares.ac.ir/article_22295_a1c00a2f6954af5c7e8a7ce39fdf37f7.pdf