بررسي عوامل موثر بر بهينه‌سازي توليد پليمر زيستي پلي‌هيدروكسي بوتيرات-كو-والرات (PHBV) به روش پلاكت-برمن و بهينه‌سازي بهره‌وري توليد با تكنيك كشت سلولي با تراكم بالا

Investigation of effective factors on optimization of biopolymer production of polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV) by Plackett–Burman method and optimization of productivity by high cell density technique

PHAs پليمر‌هايي زيست‌ تخريب‌ پذير و زيست‌ سازگار هستند كه توسط طيف گسترده‌اي از سويه‌هاي باكتريايي توليد مي‌شوند. در پژوهش حاضر، از سويه طبيعي باكتري Bacillus cereus‌ توليد كننده كوپليمر پلي‌هيدروكسي بوتيرات-كو-والرات (PHBV) با بهره‌وري توليد بالا جداسازي شده از پساب نشاسته استفاده گرديد. به منظور توليد، پساب نشاسته بعنوان يك محيط كشت ارزان‌قيمت بررسي شد. در ادامه با بررسي عوامل مؤثر، تركيب بهينه محيط كشت ارزيابي و به منظور دستيابي به بهره‌وري بالاتر، روش كشت با تراكم بالاي سلولي ارزيابي گرديد. نتايج نشان داد كه ميانگين حداكثر توليد PHBV با استفاده از روش طراحي آزمايش پلاكت-برمن (عوامل مرتبط با محيط كشت)، حدود g/l 07/3 (5/59% وزن خشك سلول) است. در ادامه با ‌بهينه سازي كشت با تراكم بالاي سلولي، ميزان توليد به مقدار g/l 45/4 (بيش از 72% وزن خشك سلول) افزايش يافت. بنابراين مي‌توان چنين نتيجه گيري كرد كه روش كشت سلولي با تراكم بالا تاثير معناداري بر بالا بردن بهره‌وري توليد PHBV توسط سويه B. cereus دارد. با توجه به بكارگيري محيط كشت ارزان‌قيمت پساب، اهميت اين نتايج دو چندان بوده و پتانسيل توليد در مقياس صنعتي را نشان مي‌دهد.

PHAs are biodegradable and biocompatible polymers produced by a wide range of bacteria. In the present study, the wild strain of Bacillus cereus producing polyhydroxybutyrate-co-valrate (PHBV) copolymer with high productivity, isolated from starch effluent was used. To produce, starch effluent was studied as a cheap medium. Then, the optimal composition of the culture medium was evaluated and in order to achieve higher productivity, the high cell density method was evaluated. The results showed the maximum production of PHBV using Plackett–Burman test design was about 59.5% of CDW. Subsequently, by optimizing culture with high cell density, the production rate increased to more than 72% of CDW. Therefore, the high cell density has a significant effect on increasing the productivity of PHBV production by B. cereus. Due to the use of cheap culture medium, the importance of these results is twofold and shows the potential for production on an industrial scale.