مطالعه ی باکتری های بی هوازی هالوفیل احیا کننده نیترات مولد بیوسورفکتانت از نفت خام ایران- قسمت ۴

دسته ای که توانایی استفاده از الکترون موجود در اکسیژن را هم دارند، در واقع قابل شیفت شدن به هوازی در محیط های حاوی اکسیژن اند (۱۵).
۱-۱۳-۱ باکتری های بی هوازی احیاکننده نیترات
باکتری هایی هستند که در شرایط بی هوازی خاص با حذف و کاهش نیترات در نفت خام روی ویژگی های آن تاثیر میگذارد .
۱-۱۴ اندامگان بی هوازی

شکل ۱-۳ شناسایی اندامگان بی هوازی و هوازی در محیط کشت مایع تایوگلایکولیت
اندامگان بی هوازی انواع باکتری های هوازی و غیر هوازی را می توان با قرار دادنشان در محیط کشت مایع تایوگلایکولیت (Thigolycollate Broth ) شناسایی نمود، که حاصل آن در شکل بالا مشخص شده است:
۱-هوازی اجباری: آن دسته که تنها در حضور اکسیژن توانایی زندگی دارند.
۲-بی هوازی اجباری: آن دسته که در حضور اکسیژن توانایی زندگی ندارند.
۳-بی هوازی اختیاری : آن دسته که توانایی استفاده از الکترون موجود در اکسیژن را هم دارند و در واقع قابل تغییر دادن متابولیسم خود به هوازی در محیط های حاوی اکسیژن اند.
۴-خرد هوازی : آن دسته که به اکسیژن نیاز دارند، اما غلظت عادی اکسیژن موجود در جو برای آنها بیش از اندازه و مرگبار است.
۵-تحمل کننده هوا : آن بی هوازیانی که در حضور اکسیژن هم می توانند به فعالیت خود ادامه دهند ولی قادر به استفاده از الکترون اکسیژن نیستند (۱۶).
به هر اندامگانی که برای رشد به اکسیژن نیاز نداشته باشد و حتی شاید در حضور اکسیژن بمیرد، اندامگان
بی هوازی (Organism Anaerobic) گفته می شود (۱۷).
۱-۱۵ متابولیسم بی هوازی ها
باکتری های بی هوازی اجباری فسفوریلاسیون اکسیداتیو را انجام نمی دهند. علاوه براین، آنها در حضور اکسیژن کشته می‌شوند. این باکتریها فاقد آنزیمهای خاصی مثل کاتالاز (که پراکسید هیدروژن را به آب و اکسیژن تجزیه می کند )، ( که به واسطه آنH + NADH2O2به DAN ,O2 تبدیل می شود. ) و سوپر اکسید دیسموتاز ( که به واسطه آن سوپر اکسید به پراکسید هیدروژن تبدیل می شود ) هستند.
در سایر باکتری ها این آنزیم ها وجود دارند و آنها سمیت پراکسید و رادیکال های آزاد اکسیژن را که طی متابولیسم در حضور اکسیژن تولید شده اند برطرف می کنند. ارگانیسم های بی هوازی اختیاری مانند اشریشیا کولی می توانند بین انواع هوازی و غیر هوازی دگرگشت ( متابولیسم ) تغییر جهت دهند.
تحت شرایط بی هوازی، آنها به وسیله تخمیر یا تنفس بی هوازی رشد کرده، اما در حضور اکسیژن به سمت تنفس هوازی بر می گردند. ارگانیسم های تحمل کننده هوا فقط متابولیسم غیر اکسیداتیو دارند ولی به دلایلی مانند وجود آنزیم های فوق در برابر اکسیژن مقاومند (۱۶).
۱-۱۶ بیوسورفکتانت
باکتری های هدف یعنی باکتری های بی هوازی و هالوفیل می بایست توانایی این امر را داشته باشند که از نفت به عنوان تنها منبع کربن و انرژی استفاده کنند. بنابر این تولید فاکتور های کمکی میزان دسترسی زیستی به ترکیبات نفتی را بالا می برد. یکی از این ترکیبات مورد بررسی بیوسورفکتانت می باشد (۱۷).
۱-۱۷ تعریف بیوسورفکتانت ها
ترکیبات آمفی فیلیکی هستند که در سطوح زنده توسط میکروارگانیسم های مختلفی تولید می شوند. این مولکول ها یا در سطح سلول قرار میگیرند و یا به محیط خارج از سلولی ترشح می شوند. بیوسورفکتانت ها با داشتن قسمت های هیدروفیلیک و هیدروفوبیک، کشش سطحی و بین سطحی را به ترتیب در سطح و بین سطوح(مثلا آب و نفت)کاهش می دهند (۱۸).
۱-۱۸ بیوسورفکتانت ها از نظر وزن مولکولی
میکروارگانیسم ها اغلب به سطوح متصل شده و در بین سطوح تجمع می یابند، بنابراین تعجب آور نیست که یک باکتری با نسبت سطح به حجم بالا، عوامل فعال در سطح مختلفی را تولید کند. تحقیقات نشان داده که بیوامولسیفایرهای سنگین وزنی که سطح باکتری را می پوشانند می توانند به صورت افقی به دیگر باکتری ها منتقل شده، ویژگی های سطحی آن ها را تغییر داده و سبب میانکنش آنها با محیط می شود.
از نظر وزن مولکولی بیوسورفکتانت ها به دو گروه سبک و سنگین تقسیم بندی می شوند(۱۸).
۱-۱۸-۱ بیوسورفکتانت های با وزن مولکولی پایین
مولکول هایی هستند که کشش سطحی و بین سطحی را کاهش داده و عموما شامل گلیکولیپید ها و لیپوپپتیدها می باشند. بهترین بیوسورفکتانت های گلیکولیپیدی رامنولیپید ها، تره هالولیپیدها و سوفورولیپیدها هستند، دی ساکاریدهایی که با یک زنجیره بلند اسید چرب یا هیدروکسی اسید چرب آسیله شده اند (۱۸).
۱-۱۸-۲ بیوسورفکتانت های با وزن مولکولی بالا(بیوپلیمرها )
گونه های باکتری بسیاری سورفکتانت های پلیمری خارج سلولی تشکیل شده از پلی ساکاریدها، پروتئین ها، لیپوپلی ساکاریدها، لیپوپروتئین ها و مخلوط های پیچیده این پلیمرها را تولید می کنند. بهترین بیوپلیمر شناخته شده امولسان ها هستند که توسط گونه های مختلف cterAcinetobaتولید می شوند. امولسان یک امولسیفایر فعال در غلظت های کم می باشد. اجزاء پروتئین و پلی ساکارید تنهایی هیچکدام فعالیت امولسیفیکاسیون ندارند اما مخلوط پروتئین و پلی ساکاریدی خالص شده اجازه بازسازی فعالیت امولسیفیکاسیون را به آنها می دهد. امولسیفایرها زیرمجموعه ای از سورفکتانت ها هستند که انتشار یک مایع در دیگری را پایدار می کند (۱۸).
۱-۱۹ تولید بیوسورفکتانت ها
محققین زیادی در مراکز تحقیقاتی مختلف در سراسر دنیا سعی در تولید حداکثری بیوسورفکتانت ها با بهره گرفتن از منابع متفاوت و ارزان قیمت داشته اند، ولی تاکنون از نظر صرفه اقتصادی توانایی رقابت با انواع
عکس مرتبط با اقتصاد
شیمیاییسورفکتانت ها را نداشته اند. منابع کربنی مورد استفاده در تولید بیوسورفکتانت ها اغلب هیدروکربن ها، کربوهیدرات ها و روغن های گیاهی هستند. برای کاهش هزینه های تولید، دیگر منابع کربنی مانند ضایعات ناشی از روغن زیتون، ضایعات آبی تهیه پنیر و ملاس هایی که تلفات صنعتی به شمار می روند نیز به خوبی مورد استفاده قرار می گیرند (۱۷).
۱-۲۰ اثر فاکتورهای مختلف بر تولید بیوسورفکتانت
عوامل متنوعی بر تولید بیوسورفکتانت اثر می گذارند که خلاصه ای از آنها به قرار زیر است :
۱-۲۰-۱ اثر منبع کربن بر تولید بیوسورفکتانت
منبع کربن مورد استفاده در تولید بیوسورفکتانت بسیار مهم است. این منبع به طور کلی در سه گروه طبقه بندی می شود. کربوهیدرات ها، هیدروکربن ها و روغن های گیاهی.
برخی میکروارگانیسم ها فقط با بهره گرفتن از منبع کربنی هیدروفوبیکی هیدروکربن و روغن های گیاهی و برخی نیز توسط کربوهیدرات و یا چندین منبع کربنی مختلف بیوسورفکتانت تولید می کنند (۱۹).
۱-۲۰-۲ اثر منبع نیتروژن بر تولید بیوسورفکتانت
اثر منبع نیتروژن بر تولید بیوسورفکتانت در میان نمک های معدنی تست شده، نمک های آمونیوم و اوره منبع نیتروژنی ترجیح داده شده تولید بیوسورفکتانت در سویه های آرتروباکتر بوده در حالیکه نیترات سبب
تولید بیشترین میزان بیوسورفکتا نت در سودوموناس ها شده است. محدودیت نیتروژن باعث افزایش تولید و به همان اندازه نیز سبب تغییر در ترکیب تولید شده می شود (۱۹).
۱-۲۰-۳ اثر فاکتور های محیطی بر تولید بیوسورفکتانت
فاکتورهای محیطی و شرایط رشد مانند دما، pH، دور شیکر و میزان دسترسی به اکسیژن نیز بر تولید بیوسورفکتانت از طریق اثر بر رشد و فعالیت سلولی اثر می گذارند. تولید رامنولیپید در سویه های سودوموناس در pH=6 به حداکثر می رسد و در pHبالاتر از ۷ به شدت کاهش می یابد. سویه های باسیلوسی گرما دوست در دمای بالاتر از چهل درجه سانتی گراد رشد و بیوسورفکتانت تولید می کنند. مهار حرارتی این بیوسورفکتانت ها سبب تغییر محسوسی در خصوصیات آنها مانند کاهش کشش کشش سطحی، بین سطحی و کارایی امولسیفیکاسیون نمی شود و همه این ویژگیها پس از اتوکلاو در دمای ۱۲۰ درجه به مدت ۱۵ دقیقه ثابت می ماند (۱۹).
۱-۲۱ تقسیم بندی بیوسورفکتانت ها
بر خلاف بیوسورفکتانت های شیمیایی که بر اساس گروه قطبی تقسیم بندی میشوند، دسته بندی بیوسورفکتانت ها عمدتا توسط ترکیب شیمیایی و منشا میکروبی آنها انجام می شود. بخش هیدروفیلی بیوسورفکتانت ها دارای آمینو اسیدها یا کاتیون ها، آنیون های پپتیدی، مونو، دی و یا پلی ساکاریدها و. . . می باشد، در حالیکه بخش هیدروفوبیکی دارای اسیدهای چرب اشباع یا غیراشباع است. به طور کلی بیوسورفکتانت ها بر اساس ترکیب شیمیایی به چند گروه اصلی شامل گلیکولیپید، لیپوپپتیدها و لیپوپروتئین ها، اسید های چرب، فسفولیپیدها، سورفکتانت های پلیمری و سورفکتانت های ذره ای تقسیم می شوند (۱۸).
۱-۲۲ انواع بیوسورفکتانت
Glycolipids : بیوسورفکتانت با وزن مولکولی پایین و کربوئیدراتی متصل به یک زنجیره اسید چرب بلند یا اسید چرب هیدروکسیل است و مشهور ترین انواع بیوسورفکتانت محسوب می شود.
Sophorolipids, Trehalolipids, Rhamnolipids از معروف ترین گلیکولیپید ها هستند.
Rhamnolipids : این نوع گلیکوپپتید از یک یا دو مولکول رامنوز تشکیل شده است. باکتری Pseudomonas aeroginosaاین بیوسورفکتانت را تولید می کند. Rhamnolipids نقش مهمی را در پاکسازی آلودگی خاک ایفا می کنند.
Trehalolipids: چندین نوع از ساختمان گلیکولیپید Trehalolipids گزارش شده است. جنس های Mycobacterium، Nocardia، acteriumbenCory از مهم ترین تولید کنندگان این بیوسورفکتنانت محسوب می شوند. Trehalolipid های تولیدی از میکروارگانیسم های مختلف در اندازه، ساختار مایکولیک اسید و تعداد اتم های کربن با هم متفاوتند.
Sophorolipids : این گلیکولیپید توسط مخمرهایی مثل bombicolaTorulopsisتولید می شود.
Sophorolipid ها شامل قند Sophorose و اسید چرب هیدروکسیل هستند که توسط پیوند بتاگلیکوزیدی به هم متصل می شوند. دو نوع Sophorolipid یافت شده است. نوع اسیدیک که در آرایشگری، ماسک صورت کاربرد داشته و خاصیت ضد شوره باکتری کشی دارد. نوع لاکتونیک خاصیت آفت کشی داشته و نسبت به نوع اسیدیک کاربرد تجاری بیشتری دارد.
teinsLipopeptids and lipopro : لیپیدهای متصل به اسید چرب هستند. معروفترین لیپوپپتید های حلقوی، سورفکتین نامیده می شوند و توسط گونه های باسیلوس تولید می شوند. شامل ۷ آمینو اسید متصل به گروه های کربوکسیل و هیدروکسیل یک اسید ۱۴ کربنه هستند. لیپوپپتید حلقوی سورفکتین به وسیله گونه باسیلوس سوبتلیس تولید می شود و از قوی ترین بیوسورفکتانت ها محسوب می شود. یکی از مهم ترین ویژگی های سورفکتین توانایی آن در لیز اریتروسیت PESTAN(به خاطر محدودیت سایت در درج بعضی کلمات ، این کلمه به صورت فینگیلیش درج شده ولی در فایل اصلی پایان نامه کلمه به صورت فارسی نوشته شده است)داران است.
Lichenysin : از نظر ساختاری و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی شبیه به سورفکتین است و توسط گونه cheniformisBacillus Li تولید می شود.
اسید های چرب، فسفولیپید و بیوسورفکتانت های پلیمریک نمونه های معروفی هستند که توسط باکتری ها و مخمرها تولید می شوند.
هر کدام از این گروه ها دارای خصوصیات و کاربردهای مشخصی هستند. بیوسورفکتانت ها، علاوه برکاهش دادن کشش سطحی نفت، لایه یکپارچه نفتی را به ذرات کوچک تر می شکنند و به این ترتیب باعث امولسیونه شدن و نهایتاً حل شدن لایه نفتی در آب می شوند. همچنین نسبت سطح به حجم لکه نفتی را نیز افزایش داده وموجب میشوند تا باکتریهای نفت خواربراحتی اطراف ذرات نفتی جمع شده و آن را تجزیه نماید (۱۸).
۱-۲۳ مزیت های استفاده از بیوسور فکتانت ها
۱) تولید حجم انبوه با کاهش قیمت
۲)از آنجا که بیوسورفکتانت منشا زیستی دارد و از نفت نیست می تواند به صورت پایدار تولید شود.
۳) با محیط سازگار است.
۴)فعالیت های خاص در دماهای شدید، pHوشوری، امکان تولید انها از طریق تخمیر
۵) عملکرد انتخابی
از دیگر مزایای باکتری های مولد بیوسورفکتانت جلوگیری از آلودگی نفتی می باشد. به این طریق که باکتری های نفت خوار تولید بیوسورفکتانت می کنند که این ماده کشش سطحی نفت را کاهش داده و آن را امولسیونه می کنند (۲۰).
نفت امولسیون شده توسط باکتری که تجزیه می شود و به این ترتیب به دی اکسید کربن و مواد ساده تری تبدیل می شود که جذب میکروب های موجود در طبیعت شوند. در مواردی نظیر ترک خوردگی لوله های نفت و یا غرق شدن یک نفت کش که مقدار زیادی نفت وارد دریا می شود، با انتقال این باکتری ها به محل می توانیم آلودگی ناشی از وجود نفت از بین ببریم (۷).
۱-۲۴ مزیت بیوسورفکتانت ها به سورفکتانت های شیمیایی
تجزیه پذیری زیستی :
بر خلاف سورفکتانت های شیمیایی ترکیبات میکروبی به آسانی تجزیه می شوند در نتیجه در کاربردهای محیطی همچون حذف آلودگی های نفتی بسیار مناسب هستند، زیرا طی سازگاری که با محیط دارند به خوبی در حفظ محیط زیست نقش خود را ایفا می کنند.
عکس مرتبط با محیط زیست

 

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت fotka.ir مراجعه نمایید.

 

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *