بهینه سازی محیط کشت Bacillus thermoamylovorance سویه EAMYO به روش سطح پاسخ و ارتقای فعالیت گوگردزدایی به وسیله نانوذرات آهن اصلاح شده با نشاسته

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، دانشکده علوم زیستی، گروه میکروبیولوژی

2 دانشگاه تهران،دانشکده علوم و فنون نوین، گروه مهندسی علوم زیستی

3 پژوهشگاه صنعت نفت، گروه پژوهشی میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی

چکیده
احتراق سوخت های فسیلی حاوی گوگرد باعث انتشار دی اکسید گوگرد به اتمسفر و آلودگی محیط زیست می شود. از این رو توجه محققان به روش گوگردزدایی بیولوژیکی معطوف شده است. دی بنزوتیوفن (DBT) به عنوان یک مولکول مدل جهت سنجش توانایی میکروارگانیسم‌ها در گوگردزدایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مناسب ترین غلظت منبع کربن، نیتروژن و گوگرد جهت بدست آوردن بالاترین رشد سلولی و فعالیت گوگرد زدایی زیستی به روش سطح پاسخ بهینه سازی شدند. عملکرد نانوذرات آهن بر رشد و فعالیت گوگردزدایی زیستی باکتری گرمادوست Bacillus. thermoamylovorans EAMYO بررسی شد. مشخصه‌یابی نانوذرات آهن اصلاح شده با نشاسته توسط آنالیزهای TEM، SEM انجام شد. تصاویر TEM و SEM نانوذرات آهن اصلاح شده با نشاسته نشان داد که اندازه نانوذرات Fe3O4 و Fe0 در این پژوهش به ترتیب nm 20 و 30 می‌باشد. بررسی رشد باکتری در حضور نانوذرات آهن نشان داد که این نانوذرات نه تنها اثر سمی بر رشد میکروارگانیسم ندارند، ، بلکه سبب افزایش رشد میکروارگانیسم در 96 ساعت شد (864/1 و 896/1 OD 660 =به ترتیب در حضورنانوذرات Fe0 و Fe3O4) ، در حالیکه بیشترین میزان رشد در عدم حضور نانوذرات در 96 ساعت 51/1 OD 660 = مشاهده شد. همچنین میزان فعالیت گوگردزدایی در حضور نانوذرات Fe0 اصلاح شده با نشاسته و Fe3O4 اصلاح شده با نشاسته به ترتیب % 26/52 و % 10/75 در مقایسه با سلول فاقد پوشش نانوذرات آهن افزایش یافت.


کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Mohebali, G., Ball, A.S., Rasekh, B., Kaytash, A. (2007). Biodesulfurization potential of a newly isolated bacterium, Gordonia alkanivorans RIPI90A. Enz. Microb. Technol. 40, 578–584.
[2] Kilbane, J.J., Bielaga, B.A. (1990) Toward sulfur-free fuels. Chem. Technol., 20, 747-751.
[3] Maxwell, S., Yu, J. (2000) Selective desulphurization of dibenzothiophene by a soil bacterium: microbial DBT desulphurization. Proc. Biochem. 35, 551–556.
[4] Kim, H.Y,. Kim, T.S,. Kim, H.B. (1990) Degredation of organic sulfur compounds and reduction of Dibenzothiophene to Biphenyl and hydrogen sulfide. Biotechnol. Lett. 2, 761-764.
[5] Kilbane, J.J., Jackowski, K. (1992) Biodesulfurization of water-soluble coal-derived material by Rhodococcus rodochrous strain IGTS8. Biotechnol. Bioeng. 40, 1107-1114.
[6] Kayser, K.J., Cleveland, L., Park, H., Kwak, J., Kolhatkar, A., Kilbane, J.J. (2002) Isolation and characterization of a moderate thermophile, Mycobacterium phlei GTIS10, capable of dibenzothiophene desulfurization. Appl. Microbiol. Biotechnol. 59, 737-746.
[7] Ansari, F., Grigoriev, P., Libor, S., Tothill, I.E., Ramsden, J.J. (2009) DBT degradation enhancement by decorating Rhodococcus erythropolis IGST8 with magnetic Fe3O4 nanoparticles. Biotechnol. Bioeng. 102 (5), 1505-1512.
[8] Shen, Y.F., Tang, J., Nie, Z.H. (2009) Preparation and application of magnetic Fe3O4 nanoparticles for wastewater purification. Sep. Pur. Technol. 68, 312–319.
[9] Guobin, S., JianMin, X., HuaiYing, Z., HuiZhou, L. (2005) Biodesulfurization of Dibenzothiophene by microbial cells coated with magnetite nanoparticles. Appl. Environ. Microbiol. 8, 4497-4502.
[10] Zhang, H.Y., Shan, G.B., Liu, H.Z., Xing, J.M. (2007) Surface modification of γ- Al2O3 nano- particles with gum Arabic and its applications in adsorption and biodesulfurization. Sur. Coat Technol. 201, 6917–6921.
[11] Etemadi, N., Akhavan Sepahy, A., Mohebali, G., Yazdian, F., Omidi, M. (2018) Enhancement of bio-desulfurization capability of a newly isolated thermophilic bacterium using starch/iron nanoparticles in a controlled system. Inter. J. Bio. Mac.120, 1801-1809.
[12] Bardania, H., Raheb, J., Mohammad-Beigi, H., Rasekh, B., Arpanaei, A. (2013) Desulfurization activity and reusability of magnetite nanoparticle-coated Rhodococcus erythropolis FMF and R. erythropolis IGTS8 bacterial cells. Biotechnol. Appl. Biochem. 60 (3), 323-329.
[13] Irani, Z.A., Mehrnia, M.R., Yazdian, F., Soheily, M., Mohebali, G., Rasekh, B. (2011) Analysis of petroleum biodesulfurization in an airlift bioreactor using response surface methodology. Bioresour. Technol. 102, 10585-10591.
[14] Karimi, E., C. Jeffryes, F. Yazdian, A. Akhavan Sepahi, A. Hatamian, B. Rasekh, H. Rashedi, M., Omidi, M.B. Ebrahim-Habibi, Ashrafi, J. (2017) DBT desulfurization by decorating Rhodococcus erythropolis IGTS8 using magnetic Fe3O4 nanoparticles in a bioreactor. Eng. Life Sci. 17, 528–535.
[15] Arabian, D., Najafi, H., Farhai, F., Dehkordi, A. (2014) Biodesulfurization of simulated light fuel oil by a native isolated bacteria Bacillus Cereus HN. J. Pet. Sci. Technol. 4(1), 31-40
[16] Jia X., Wen J., Sun Z., Caiyin Q., et al. (2006) Modeling of DBT Biodegradation Behaviors by Resting Cells of Gordonia sp. WQ- 01 and its Mutant in Oil-water Dispersions, Chem. Eng. Sci. 61,1987-2000.
[17] Hai, Y., Xudong, S., Qianqian, X., Zhao, M., Chengbin, X., Jun, N. (2008) Effects of nicotinamide and riboflavin on the biodesulfurization activity of dibenzothiophene by Rhodococcus erythropolis USTB-03. Environ. Sci. 20, 613-618.
[18] Derikvand, P., Etemadifar, Z., Saber, H. (2013). Optimization of nicotinamide and riboflavin in the biodesulfurization of dibenzothiophene using response surface methodology. Biol. J. Microo.1, 35-40.
[19] Mohebali, G., Ball, A.S. (2016). Biodesulfurization of diesel fuels e Past, present and future perspectives. Interna. Biodeterio. Biodegra. 110,163-180.
[20] Nigam, S., Barick, K.C., Bahadur, D. (2010). Development of citrate-stabilized Fe3O4 nanoparticles: Conjugationand release of doxorubicin for therapeutic applications. Elsevier B.V. All rights reserved.