بهبود توليد اتانول زيستي و مقاومت ساكارومايسس سرويزيه تحت برخي تنش‌ها به‌منظور كاهش مصرف آب

Improvement of bioethanol production and tolerance of Saccharomyces cerevisiae under some stresses to reduce water consumption

بيواتانول به‌عنوان سوخت زيستي پر‌مصرف شناخته شده‌است و بهبود فرايند توليد بيواتانول به دلايل اقتصادي و زيست محيطي يك زمينه تحقيقاتي اولويت‌دار در مقياس بين‌المللي است. توليد بيواتانول يك صنعت پرمصرف آب است و از مهمترين چالش‌ها و دغدغه‌هاي واحدهاي توليدي اتانول مسئله كاهش مصرف آب است. يكي از استراتژي‌هاي كاهش مصرف آب، بهره‌گيري از آب درياي خليج فارس به‌عنوان يك منبع آزاد و فراوان به جاي آب شيرين در بيوراكتورها است. با ‌اين حال سويه‌هاي مخمري بايد مقاوم به آب شور بوده و قادر به توليد اتانول در آب دريا باشند. بنابراين در اين پروژه مخمر ساكارومايس سرويزيه با توانايي تحمل استرس‌ها و توليد اتانول بالا جداسازي و شناسايي شد و بهترين جدايه جهت بهبود توليد اتانول و تحمل به استرس‌ها مورد بررسي قرار گرفت. در محيط با ۷/۰ مولار نمك، بيشترين ظرفيت توليد اتانول مخمر در دماي ۳۷ درجه سلسيوس و بريكس ۱۸ (۱۹۰ گرم بر ليتر) با تلقيح ۱۰۸×۱/۱ سلول در هر ميلي ليتر، ۶/۷٪ با بهره‌وري ۸۴/۰ گرم بر ليتر بر ساعت به دست آمد. جهت بهبود تحمل مخمر به شوري، ۱۵ مرتبه كشت متوالي در نمك ۷/۰ مولار جهت تكامل تطبيقي جدايه مخمري صورت گرفت و رشد جدايه سازگار‌شده طي ۲۴ ساعت تقريبا ده برابر جدايه سازگار‌نشده مشاهده شد. بنابراين براساس نتايج به‌دست آمده، جدايه مخمري يك توليد‌كننده بالقوه اتانول است و به دليل پتانسيل تخمير تحت تنش‌هاي غلظت بالاي قند، دماي بالا و شوري، مي‌تواند براي توليد بيواتانول صنعتي و كاهش مصرف آب طي توليد بيواتانول بيشتر مورد ارزيابي، بهبود و بهينه‌سازي قرار گيرد.

Bioethanol has been known as the mostly used biofuel worldwide and improving the production process of bioethanol for economic and environmental reasons is a priority research field on an international scale. ethanol-manufacturing is a water-intensive industry. One of the most important challenges of bioethanol production units is reducing water consumption. One of the strategies to reduce water consumption is using Persian Gulf sea water as a free and abundant source instead of fresh water in bioreactors. However, yeast strains must be Salt tolerance and able to produce ethanol in sea water. Therefore, in this research, the yeast Saccharomyces cerevisiae with the ability to tolerate stress and high ethanol production was isolated and identified. The isolated yeast was able to produce 7.6% (v/v) ethanol with an efficiency of 0.84 g L−1 h−1 during fermentation at 37°C with 18 °Brix (190 g L−1), 0.7 M salt and inoculum size of 1.1 × 108 cells/ml. In order to improve the tolerance of yeast to salinity, 15 times of serial cultivation were carried out in 0.7 M salt for the adaptive evolution of the isolate. Based on this, the growth of the adapted isolate was observed to be almost ten times that of the unadapted isolate within 24h. Therefore, based on the obtained results, the isolate has the potential of fermentation under the stresses of high sugar gravity, high temperature and salinity and can be further evaluated, improved and optimized for industrial bioethanol production and reducing water consumption during bioethanol production.