تأثیر اسید استیک بر رشد و تخمیر اتانول قارچ‌های فیلامنتوس Rhizopus oryzae، Mucor indicus، Neurospora intermedia و Aspergilus oryzae

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه صنایع خمیر و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

2 دانشجوی دکتری، صنایع خمیر و کاغذ، گروه صنایع خمیر و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

3 استاد، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران

4 استاد، گروه بیوتکنولوژی، مرکز تحقیقات سوئدی بازیابی منابع، دانشگاه بوراس (Borås) سوئد

چکیده

چکیده
ترکیبات سمی و بازدارنده موجود در فرآورده­های هیدرولیزی مواد لیگنوسلولزی از قبیل اسید استیک و ترکیبات فنلی، مشکل اصلی فرآیند تبدیل بیوشیمیایی مواد لیگنوسلولزی به سوخت­های زیستی مانند بیواتانول می­باشند. در این تحقیق، عملکرد چهار قارچ فیلامنتوس Rhizopus oryzae، Mucor indicus، Neurospora intermedia و Aspergilus oryzae در محیط کشت­های سنتزی حاوی صفر، سه، پنج و هفت گرم بر لیتر اسید استیک بر روی تولید بیومس قارچی، مصرف قند و اسید استیک و همچنین تولید اتانول بررسی شدند. مقدار بیومس قارچی به دست آمده بعد از زمان کشت 48 و 72 ساعت نشان داد که افزودن اسید استیک به محیط کشت، سبب کاهش سرعت رشد قارچ­ها و افزایش فاز تأخیر شد. تأثیر بازدارندگی اسید استیک بر رشد قارچ M. indicus نسبت به سایر قارچ­ها بیشتر بوده و تولید بیومس حاصل از کشت این قارچ در غلظت بیشتر اسید استیک (پنج گرم بر لیتر) به شدت کاهش یافت، درحالی­که قارچ
A. oryzae تحمل (بردباری) خوبی نسبت به اسید استیک نشان داد. نتایج نشان داد که تأثیر اسید استیک بر مقدار بیومس قارچی و تولید اتانول وابسته به غلظت اسید استیک و نوع قارچ مصرفی بوده و می­تواند اثر مثبت و یا منفی داشته باشد. غلظت اتانول حاصل از تخمیر قارچ­های A. oryzae و R. oryzae در محیط کشت حاوی اسید استیک به ترتیب کاهش و افزایش پیدا کرد. با توجه به نتایج تخمیر، قارچ­های فیلامنتوس آزمایش شده قادر به رشد و تولید اتانول در محیط کشت حاوی هفت گرم بر لیتر اسید استیک نبودند.

کلیدواژه‌ها


REFERENCES

 

Bellissimi, E.; van Dijken, J.P.; Pronk, J.T.; van Maris, A.J.A.; (2009). Effects of acetic acid on the kinetics of xylose fermentation by an engineered, xylose-isomerase based Saccharomyces cerevisiae strain. FEMS Yeast Research; 9(3): 358-364.

Casey, E.; Sedlak, M.; Ho, N.W.Y.; Mosier, N.S.; (2010). Effect of acetic acid and pH on the co-fermentation of glucose and xylose to ethanol by a genetically engineered strain of Saccharomyces cerevisiae. FEMS Yeast Research; 10(4): 385-393.

El-Enshasy, H.A.; (2007). Filamentous fungal cultures-process characteristics, products, and applications, In: Yang, S.; (Editor), Bioprocessing for value-added products from renewable resources: new technologies and applications. Elsevier, ISBN: 978-0-444-52114-9, p. 225.

Ferreira, J.A.; Lennartsson, P.R.; Niklasson, C.; Lundin, M.; Edebo, L.; Taherzadeh, M.J.; (2012). Spent sulphite liquor for cultivation of an edible Rhizopus SP.  BioResources; 7(1): 173- 188.

Greetham, D.; (2014). Presence of low concentrations of acetic acid improves fermentations using Saccharomyces cerevisiae. Journal of Bioprocessing & Biotechniques; 5: 192.

Harner, N.K.; Bajwa, P.K.; Habash, M.B.; Trevors, J.T.; Austin, G.D.; Lee, H.; (2014). Mutants of the pentose-fermenting yeast Pachysolen tannophilus tolerant to hardwood spent sulfite liquor and acetic acid. Antonie Van Leeuwenhoek; 105(1): 29-43.

Johansson, E.; Brandberg, T.; Larsson, C.; (2011). Influence of cultivation procedure for Saccharomyces cerevisiae used as pitching agent in industrial spent sulphite liquor fermentations. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology; 38(11): 1787-1792.

Limtong, S.; Sumpradit, T.; Kitpreechavanich, V.; Tuntirungkij, M.; Seki, T.; Yoshida, T.; (2000). Effect of acetic acid on growth and ethanol fermentation of xylose fermenting yeast and Saccharomyces cerevisiae. Kasetsart Journal, Natural Sciences; 34(1): 64-73.

Liu, Z.; Liu, L.; Wen, P.; Li, N.; Zong, M.; Wu, H.; (2015). Effects of acetic acid and pH on the growth and lipid accumulation of the oleaginous yeast Trichosporon fermentans. BioResources; 10(3): 4152-4166.

Millati, R.; Edebo, L.; Taherzadeh, M.J.; (2005). Performance of Rhizopus, Rhizomucor, and Mucor in ethanol production from glucose, xylose, and wood hydrolyzates. Enzyme and Microbial Technology; 36(2-3): 294-300.

Nilsson, R.L.K.; Holmgren, M.; Madavi, B.; Nilsson, R.T.; Sellstedt, A.; (2016). Adaptability of Trametes versicolor to the lignocellulosic inhibitors furfural, HMF, phenol and levulinic acid during ethanol fermentation. Biomass and Bioenergy 90: 95-100.

Oliva, J.M.; Negro, M.J.; Sáez, F.; Ballesteros, I.; Manzanares, P.; González, A.; Ballesteros, M.; (2006). Effects of acetic acid, furfural and catechol combinations on ethanol fermentation of Kluyveromyces marxianus. Process Biochemistry; 41(5): 1223-1228.

Sarkar, N.; Ghosh, S.K.; Bannerjee, S.; Aikat, K.; (2012). Bioethanol production from agricultural wastes: An overview. Journal of Renewable Energy; 37(1): 19-27.

Silva, S.A.; Oliveira Junior, A.M.; de Farias Silva, C.E.; Abud, S.A.K.; (2016). Inhibitors influence on ethanol fermentation by pichia stipitis. Chemical Engineering Transactions; DOI: 10.3303/CET1649062; 49: 367-372.

Taherzadeh, M.J.; Niklasson, C.; Liden, G.; (1997). Acetic acid friend or foe in anaerobic batch conversion of glucose to ethanol by Saccharomyces cerevisiae? Chemical Engineering Science; 52(15): 2653 2659.

Wang, J.; Huang, F.; Zhao, X.; Zhao, J.; Wang, Y.; Zhou, S.; (2013). Effect of acetic acid on ethanol fermentation by engineered Escherichia coli SZ470. Advanced Materials Research; DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.724-725.369; 724-725: 369-372.

Wikandari, R.; Millati, R.; Syamsiyah, S.; Muriana, R.; Ayuningsih, Y.; (2010). Effect of furfural, hydroxymethylfurfural and acetic acid on Indigeneous microbial isolate for bioethanol production. Agricultural Journal; 5(2): 105-109.

Zheng-yun, W.; Yu, D.; Li, T.; Yue-hong, L.; Yi-jie, Z.; Wen-xue, Zh.; (2010). Investigating the effects of two lignocelluloses degradation by-products (furfural and acetic acid) on ethanol fermentations by six ethanologenic yeast strains. African Journal of Biotechnology; 9(50): 8661-8666.