انتخاب شرايط بهينه توليد بيوپليمر ميكروبي ضدخوردگي از گونه فلاووباكتريوم به‌روش سطح پاسخ (RSM)

Selection of optimal conditions for anticorrosive microbial biopolymer production by the Flavobacterium strain using response surface methodology (RSM)

مقدمه: روشهاي گوناگوني براي مقابله با پديده خوردگي پيشنهاد شده است. يكي از اين روشها استفاده از رنگها و پوشش ها است. در فرمول بندي رنگها و پوشش ها تركيبات ضدخوردگي مختلفي به كار برده ميشود كه روند خوردگي را كند ميكنند. در يك روش جديد استفاده از بيوپليمر ميكروبي ميتواند با هزينه كمتر، بهعلت اينكه توليد بيوپليمر نياز زيادي به كارخانه و صنعت پيشرفته ندارد، مشكل خوردگي را به خصوص در صنايع تا حدود زيادي رفع كند. با توجه به گزارشهاي مربوط به تأثيرات ضدخوردگي بيوپليمر توليدي از گونه فلاووباكتريوم، در اين مطالعه براي بهينهسازي توليد اين بيوپليمر اثر پارامترهاي دما، pH و دور شيكر بر مقدار توليد بيوپليمر با استفاده از نرمافزار طراحي آزمايش بهروش RSM ، بررسي شد. مواد و روشها: براي توليد بيوپليمر از محيط كاري ارلن بهحجم 300 ميليليتر استفاده شد. پس از تهيه محيط كشت توليد بيوپليمر، محيط پيش كشت (6درصد حجمي) به ارلنها تلقيح شد. بعد از تلقيح، ارلنها در دماها، pH و دورهاي مختلف كه با نرمافزار طراحي آزمايش بهروش RSM طراحي شد، بهمدت 96 ساعت در شيكر انكوباتور قرار داده شد. بعد از اين زمان براي جداسازي سلولها، محيطها در دورrpm 9000 و بهمدت 10 دقيقه سانتريفيوژ شد، سپس مايع رويي با سه برابر حجمش الكل سرد براي رسوب بيوپليمر توليدي مخلوط شد. درنهايت، محلول هاي نمونه در دماي 4 درجه سانتيگراد براي 24 ساعت به منظور افزايش رسوب بيوپليمر نگهداري شد. نتايج: تحليل نتايج حاصل از طراحي آزمايشها بهروش RSM نشان ميدهد كه دما، pH و دور شيكر بهترتيب اثر درخورتوجهي بر توليد بيوپليمر ضدخوردگي داشتهاند. توليد بيوپليمر ابتدا تا رسيدن به 8=pH افزايش مييابد و سپس كاهش مييابد. همچنين دماي مناسب رشد باكتري 33 درجه سانتيگراد بوده و بيشترين ميزان بيوپليمر توليدشده در دور شيكر در rpm 210 بوده است. درنهايت بيشترين مقدار بيوپليمر توليدي(3/14 گرم بر ليتر) در دماي33 درجه سانتيگراد و 8pH= و دور شيكر rpm 210 به دست آمد. بحث و نتيجه گيري: توليد بيوپليمر ضدخوردگي از گونه فلاووباكتريوم بهطور قابل توجهي تحت تأثير پارامترهاي فيزيكي است. نتايج حاصل از توليد بيوپليمر با بررسي شرايط دما، pH و دور شيكر، پس از بهينه سازي، نشان از اهميت اين پارامترها براي توليد اقتصادي بيوپليمر است.

Introduction: Various methods have been proposed to deal with corrosion. One of these methods is using of paints and coatings. In formulation of paints and coatings several anticorrosion compounds are applied that slow down the corrosion process. In this respect, using microbial biopolymers can improve this problem in the industry with lower costs because of biopolymer production not required to factory and advanced industry. in this study, the effects of temperature, pH and agitation on the biopolymer production using response surface methodology (RSM) were evaluated. Materials and methods: To produce biopolymer, the culture medium (300 ml) were added in the 500 ml erlenmeyer flasks. Then, the bacterial preculture medium (6% V/V) were inoculated in the flasks and incubated for 96hr in different conditions (agitation speed, tempreture and pH). Afterwards, the medium was centrifuged at 9000 rpm for 10 min and the supernatant was mixed with triple volume of chilled absolute ethanol and stored at 4°C for 24hr to precipitate. Results: Analysis of the results of design experiments indicate that the biopolymer production­ was strongly governed by the temperature, pH and agitation. The biopolymer production increased steadily up to pH 8 and decreased in the higher pH values. Also, for cell growth suitable temperature was 33°C and maximum concentration of the biopolymer production was agitation of 210 rpm. Finally, maximum concentration of the biopolymer production (14.3g/l) was determined to be in pH of 8, temperature of 33°C and agitation of 210­rpm. Discussion and conclusion: Anticorrosive biopolymer production by Flavobacterium sp. affected significantly by physical parameters. The results of the biopolymer production by investigating the conditions of temperature, pH and agitation after optimization, indicates the importance of this parameter for economic production of biopolymer.