توليد بوتانول زيستي از ضايعات نان با استفاده از كلستريديوم هاي آميلوليتكي جدا شده از درياچه پريشان

Bio-butanol production from bread waste with using the amylolytic Clostridium isolated from Parishan Lake

زمينه و هدف: بوتانول زيستي به دليل تجديدپذير بودن، به عنوان يك جايگزين براي سوخت هاي نفتي مورد توجه قرار گرفته است. هدف اين پژوهش استفاده از باكتري هاي محيطي و ضايعات نان جهت توليد بوتانول زيستي مي باشد. روش شناسي: در اين پژوهش، به طور تصادفي از عمق 50 تا 100 سانتي متري رسوبات درياچه پريشان نمونه تهيه شد. پس از كشت در شرايط بي هوازي و تشخيص فنوتيپي جنس كلستريديوم، از پرايمر 16S rRNA جهت شناسايي ژنوتيپي استفاده گرديد. جدايه ها براساس فعاليت آميلازي در محيط كشت نشاسته-آگار غربالگري شدند. براي بررسي تاثير فاكتورهاي محيطي (pH، دما و ماده اوليه) بر فعاليت آميلازي جدايه هاي منتخب، از يك محيط كشت تغيير شكل يافته حاوي نشاسته استفاده گرديد. سپس در يك محيط كشت بهينه، صرفا شامل آب و نان خشك، بوتانول زيستي توليد و بوسيله تقطير جزء به جزء جداسازي شد. صحت وجود آن با تست اسيدكروميك و دستگاه كروماتوگرافي گازي تاييد گرديد. يافته ها از مجموع 530 باكتري جدا شده، 3 جدايه كلستريديوم بيشترين فعاليت آميلازي و توليد بوتانول زيستي را داشتند كه پس از تعيين توالي 16S rRNA، با نام هاي كلستريديوم بيجرينكي (KM999944)، كلستريديوم ديوليس (KM999945) و كلستريديوم روزيوم (KM999946) در NCBI ثبت گرديدند. بالاترين محصول با غلظت g/l 2/344 در محيط كشت حاوي g/l 25 ضايعات نان، 7pH و دماي 35 درجه سلسيوس مربوط به كلستريديوم روزيوم بوده است. نتيجه گيري نتايج نشان داد كه در شرايط بهينه، كلستريديوم هاي محيطي، پتانسيل خوبي براي توليد بوتانول زيستي از مواد اوليه ارزان قيمتي همچون ضايعات نان دارند.

Bio-butanol has been regarded as an alternative to petroleum fuels environmental bacteria. Materials and Methods: In this study, samples were randomly taken from the depth of 50 to 100 cm of Parishan Lake sediments. After culturing under anaerobic conditions and phenotypic diagnosis of the Clostridium genus, 16S rRNA primer was used for genotypic identification. Isolates were screened based on amylase activity in starch-agar medium. To evaluate the effect of environmental factors (pH, temperature and raw material) on amylase activity of the selected isolates, a modified culture medium containing starch was used. Then, in an optimal culture medium, merely consisting of water and dry bread, bio-butanol was produced and separated by fractional distillation. The accuracy of its presence was confirmed by chromic acid test and gas chromatography. Results: Out of a total of 530 isolated bacteria, three clostridium isolates had the highest amylase activity and bio-butanol production, which after 16S rRNA sequencing, were registered as Clostridium Beijerinckii (KM999944), Clostridium diolis (KM999945) and Clostridium roseum (KM999946) in NCBI. The highest yield with a concentration of 2.344g/l in the culture medium containing 25g/l bread waste, pH7 and 35°C has been related to Clostridium roseum. Conclusion: The results showed that under optimal conditions, environmental clostridia have a good potential for the production of bio-butanol from cheap raw materials like bread waste.