ارزيابي منابع كربن و نيتروژن ارزان قيمت براي توليد سلولز باكتريايي توسط Komagataeibactr sp. MR1

Evaluation of inexpensive carbon and nitrogen sources for bacterial cellulose production by Komagataeibactr sp. MR1

سلولز باكتريايي از پركاربردترين بيوپليمرها به شمار مي‌رود. اين پلي‌ساكاريد به يك نانومواد ضروري در بسياري از فرآيندهاي صنعتي تبديل شده است زيرا زيست‌سازگار، زيست تخريب‌پذير و تجديدپذير است. توليد مقرون به صرفه از اهداف اصلي تحقيقات مرتبط با سلولز باكتريايي مي‌باشد و هزينه محيط كشت بخش عمده‌اي از كل هزينه توليد را به خود اختصاص مي‌دهد. هدف اين پژوهش بررسي منابع كربن و نيتروژن ارزان قيمت براي توليد سلولز باكتريايي توسط سويه Komagataeibacter sp. MR1 بود. توليد سلولز در محيط كشت Hestrin-Schram همراه با %1 (v/v) اتانول و جايگزيني گلوكز با منابع كربن ارزان شامل گلوكز، سوكروز و گليسرول با درجه خلوص صنعتي، ملاس چغندر و ملاس هيدروليز شده با اسيد و همچنين جايگزيني عصاره مخمر و پپتون به عنوان منبع نيتروژن با شيرابه خيسانده ذرت (CSL) يا عصاره مخمر در شرايط ساكن در دماي °C 30 به مدت 7 روز گرماگذاري انجام شد. لايه سلولزي با محلول NaOH N1 در دماي °C 85 به مدت 30 دقيقه تيمار شد و پس از شستشو و خنثي شدن، در دماي °C 60 خشك شد. از ميان منابع كربن، بيشترين توليد سلولز با استفاده از ملاس چغندر قند با ميانگين 6/5 گرم در ليتر و كمترين توليد سلولز با استفاده از سوكروز با ميانگين 6/0 گرم در ليتر به دست آمد. عصاره مخمر با ميانگين توليد سلولز 2/3 گرم در ليتر منبع نيتروژن مناسب‌تري نسبت به CSL بود. مطالعات بهينه‌سازي بر اساس نتايج به دست آمده مي‌تواند منجر به توليد مقرون به صرفه‌تر سلولز توسط اين سويه شود.

Bacterial cellulose is one of the most widely used biopolymers. This polysaccharide has become an essential nanomaterial in many industrial processes because it is biocompatible, biodegradable and renewable. Cost-effective production is one of the main goals of research related to bacterial cellulose and the cost of the culture medium accounts for a major part of the total cost of production. The aim of this research was to investigate cheap carbon and nitrogen sources for the production of bacterial cellulose by Komagataeibacter sp. MR1. Production of cellulose in Hestrin-Schram culture medium with 1% (v/v) ethanol and replacement of glucose with cheap carbon sources including industrial grade glucose, sucrose and glycerol, beet molasses and acid hydrolyzed molasses, as well as replacement of yeast extract and peptone as a source of nitrogen with corn steep liquor (CSL) or yeast extract under static conditions at 30 °C for 7 days. The cellulose layer was treated with 1N NaOH at 85 °C for 30 minutes and after washing and neutralization, it was dried at 60 °C. Among the carbon sources, the highest cellulose production was obtained using sugar beet molasses with an average amount of 5.6 g/L and the lowest cellulose production was obtained using sucrose with an average amount of 0.6 g/L. Yeast extract with average cellulose production of 3.2 g/L was a more suitable nitrogen source than CSL. Optimization studies based on the obtained results can lead to more cost-effective cellulose production by this strain.