بهبود ميزان توليد بيوپلاستيك­ پلي 3-هيدروكسي بوتيرات-كو-3-هيدروكسي والرات استخراج شده از سويه Bacillus cereus N6

Enhancing the production of bioplastic poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate from Bacillus cereus strain N6

پلي (3-هيدروكسي بوتيرات-كو-3-هيدروكسي والرات) (PHBV) يك پليمر زيست‌تخريب‌پذير، غير سمي و زيست‌سازگار است كه توسط ميكروارگانيسم‌ها از جمله باكتري‌ها توليد مي‌شود. اين ويژگي‌ها PHBV را به پليمري اميدواركننده با پتانسيل بالا براي جايگزيني پليمرهاي غيرقابل تجزيه معمولي، و همچنين ماده‌اي برجسته با كاربردهاي گسترده در صنايع مختلف تبديل كرده است. اين مطالعه با هدف توليد بيوپلاستيك PHBV توسط سويه‌ي Bacillus cereus N6 براي كاربردهاي مختلف در مقياس صنعتي انجام شد. ما اثر غلظت منبع كربن و نيتروژن، سن تلقيح و دوره انكوباسيون را بر بازده توليد PHBV بررسي كرديم. مقدار منابع كربن و نيتروژن با نسبت 1:6 (5/1، 2، 3، 4 و 5 برابر غلظت اوليه) افزايش يافتند. سن تلقيح 5/13، 15، 18 و 20 ساعت مورد آزمايش قرار گرفت. استخراج بيوپليمر نيز پس از 20، 22، 24، 26، 28، 30، 35 و 40 ساعت انكوباسيون انجام شد. شرايط بهبود يافته، بازده توليد پليمر زيستي PHBV را از 125 ميلي گرم در ليتر به 990 ميلي گرم در ليتر افزايش داد. همچنين، حداكثر بهره‌وري و درصد تجمع پليمر به ترتيب به 5/28 ميلي گرم در ساعت و 40 درصد رسيد. سن تلقيح 13 ساعت و سي دقيقه و دوره انكوباسيون 35 ساعت در محيط تخمير به عنوان بهترين شرايط شناسايي شدند.. در نهايت، چهار برابر كردن منابع كربن و نيتروژن، با استفاده از سن تلقيح 5/13 ساعت، و انكوباسيون به مدت 35 ساعت به طور قابل توجهي توليد PHBV توسط B. cereus N6 را افزايش داد. اين يافته‌ها به توسعه كارآمدتر فرآيندهاي توليد PHBV براي كاربردهاي صنعتي كمك مي‌كنند.

Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) is a biodegradable, non-toxic, and biocompatible polymer produced by many microorganisms, including bacteria. These properties make PHBV a promising polymer with great potential to replace typical non-degradable polymers, making it an outstanding material with wide applications in various industries. This study aimed to improve PHBV production by Bacillus cereus N6 strain for industrial-scale applications. We investigated the effects of carbon and nitrogen source concentrations, inoculum age, and incubation period on PHBV yield. Carbon and nitrogen sources were increased at a 6:1 ratio (1.5, 2, 3, 4, and 5 times the initial concentration). Inoculum ages of 13.5, 15, 18, and 20 hours were tested. Biopolymer extraction was performed after 20, 22, 24, 26, 28, 30, 35, and 40 hours of incubation. Improved conditions led to an increase in PHBV yield from 125 mg/L to 990 mg/L. Maximum productivity and polymer accumulation reached 28.5 mg/h and 40%, respectively. The most favorable conditions were identified as an inoculum age of 13.5 hours and an incubation period of 35 hours in the fermentation medium. Quadrupling the carbon and nitrogen sources, using an inoculum age of 13.5 hours, and incubating for 35 hours significantly enhanced PHBV production by B. cereus N6. These findings contribute to the development of more efficient PHBV production processes for potential industrial applications.