بررسی عوامل موثر بر تولید آراشیدونیک اسید و ایکوزاپنتاانوئیک اسید توسط مورتیرلا در تخمیر حالت جامد

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                شماره صفحه

چکیده                                                                                                                                             1

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه……………………………………… 3

1-2- روغن­ تک یاخته (SCO)………………………….. 4

1-3- اسیدهای چرب ضروری…………………………… 5

1-3-1-  ایکوزانوئیدها……………………………. 5

1-3-2- آراشیدونیک­اسید……………………………. 6

1-3-3- ایکوزا­پنتا­انوئیک­اسید………………………. 8

1-4- ریزسازواره­ها برای تولید روغن تک یاخته………….. 9

1-4-1-  قارچ Mortierella و M. alpina…………………….. 10

1-5- تشکیل اسیدهای چرب چند غیر اشباع………………. 11

1-6- نحوه تجمع روغن در ریزسازواره…………………. 13

1-7- عوامل موثر بر پروفایل اسیدهای چرب روغن تک یاخته در تخمیر حالت جامد…………………………………………… 13

1-7-1- نسبت کربن به نیتروژن سوبسترا………………. 14

1-7-2- مکمل نیتروژن…………………………….. 14

1-7-3- مکمل روغن……………………………….. 14

1-7-4- رطوبت اوليه سوبسترا………………………. 14

 1-7-5-  pH اوليه سوبسترا………………………… 15

1-7-6- دمای گرمخانه­گذاری………………………… 15

1-7-7- مدت زمان گرمخانه‌گذاري…………………….. 15

1-7-8- هوادهی………………………………….. 15

1-7-9- سن تلقیح………………………………… 16

1-7-10- اندازه ذرات سوبسترا……………………… 16

1-8- روش­های تولید روغن تک یاخته…………………… 16

1-8-1- تخمیر غوطه­وری (SmF)………………………. 16

1-8-2- تخمیر حالت جامد (SSF)……………………… 16

1-9- خرما………………………………………. 17

1-9-1- تفاله خرما………………………………. 17

1-10- اهمیت و ضرورت انجام تحقيق…………………… 18

1-11- اهداف تحقيق……………………………….. 18

1-12- سؤالات و فرضیه­های تحقیق……………………… 19

1-12-1- سؤالات تحقیق…………………………….. 19

1-12-2- فرضیه­های تحقیق………………………….. 19

1-13- طرح پلاکت برمن……………………………… 19

1-14- تعريف واژه‏ها و اصطلاحات……………………… 20

فصل دوم: مروری بر ادبیات تحقیق و پیشینه تحقیق

2-1- مطالعات صورت گرفته در ايران………………….. 22

2-2- مطالعات صورت گرفته در ديگر كشورها…………….. 22

فصل سوم: روش اجرای تحقیق

3-1- مواد مورد استفاده…………………………… 28

3-2- تجهیزات مورد استفاده………………………… 28

3-3- تهیه و آماده­سازی سوبسترا…………………….. 29

3-3-1- استفاده از کنجاله سویا به عنوان منبع نیتروژن… 30

3-3-2- دانه­بندی سوبسترا…………………………. 30

3-4- آزمایش­های انجام گرفته بر روی سوبسترا………….. 30

3-4-1- اندازه­گیری میزان رطوبت …………………… 30

3-4-2-  اندازه­گیری pH…………………………… 31

3-4-3- اندازه­گیری میزان کربن آلی…………………. 31

3-4-4- اندازه­گیری میزان نیتروژن………………….. 31

3-4-5- اندازه­گیری میزان خاکستر…………………… 32

3-4-6- اندازه­گیری عناصر معدنی سوبسترا…………….. 32

3-4-7- اندازه­گیری درصد روغن……………………… 32

3-4-8- مشتق­سازی و اندازه­گیری برخی از اسیدهای چرب سوبسترا، روغن بزرک و سویا…………………………………….. 33

3-5- ریزسازواره و نگهداری کشت ذخیره……………….. 34

3-6- تهيه سوسپانسیون میسلیوم……………………… 34

3-7- شمارش قطعات میسلیوم…………………………. 34

3-8- انجام عملیات تخمیر با توجه به طراحی آماری آزمایش­ها 35

3-9- اندازه­گیری درصد روغن توده تخمیرشده……………. 38

3-10- استخراج روغن و مشتق سازی اسیدهای چرب از توده تخمیر شده 38

3-11-  تجزيه و تحليل آماري……………………….. 39

3-11-1- تحليل آماري آزمایش­های مربوط به سوبسترا…….. 39

3-11-2-  انتخاب متغیرهای موثر بر ARA و EPA………… 39

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده­ها (یافته­ها)

4-1- نتایج آزمایش­های انجام گرفته بر روی سوبسترا…….. 41

4-1-1- میزان رطوبت……………………………… 41

4-1-2- pH……………………………………… 41

4-1-3- میزان کربن آلی…………………………… 42

4-1-4- میزان نیتروژن……………………………. 42

4-1-5- میزان خاکستر…………………………….. 42

4-1-6- میزان عناصر معدنی………………………… 43

4-1-7- میزان روغن………………………………. 44

4-1-8- میزان برخی اسیدهای چرب سوبسترا، روغن بزرک و روغن سویا 44

4-3- تعداد قطعات میسلیوم…………………………. 45

4-4- نتایج آزمایش­های طرح پلاکت برمن برای میزان روغن و ARA و EPA………………………………………………. 45

4-4-1- میزان روغن………………………………. 47

4-4-2- میزان ARA ………………………………. 47

4-4-3- میزان EPA ………………………………. 48

4-5- نرمال کردن نتایج به­دست آمده از آزمایش­های طرح پلاکت برمن برای تولید ARA و EPA…………………………………. 48

4-6- انتخاب متغیرهای موثر برای تولید ARA…………… 50

4-7- انتخاب متغیرهای موثر برای تولید EPA…………… 54

4-8- پیش بینی رفتار فرایند و سطوح مناسب متغیرها…….. 57

فصل پنجم: بحث، نتیجه­گیری و پیشنهادات

5-1- ترکیبات اصلی سوبسترا………………………… 60

5-2- بررسی عوامل موثر در ARA و EPA تولید شده توسط M. alpina 61

5-2-1- مکمل نیتروژن…………………………….. 61

5-2-2- مکمل روغن……………………………….. 62

5-2-3- رطوبت اوليه سوبسترا………………………. 62

5-2-4- اندازه ذرات سوبسترا………………………. 63

5-2-5- سن تلقیح………………………………… 63

5-2-6- مدت زمان پیش تیمار حرارتی سوبسترا………….. 63

5-2-7- pH اوليه سوبسترا…………………………. 64

5-2-8- دمای گرمخانه­گذاری………………………… 64

5-2-9- مدت زمان گرمخانه‌گذاري…………………….. 64

5-2-10- نسبت کربن به نیتروژن سوبسترا……………… 65

5-3- پیش بینی فرایند و سطوح متغیرها……………….. 65

5-4- نتیجه­گیری کلی………………………………. 65

5-5- پیشنهادات………………………………….. 66

منابع و مآخذ……………………………………. 67

فهرست منابع فارسی………………………………. 67

فهرست منابع انگلیسی…………………………….. 68

پیوست­ها………………………………………… 71

چکیده انگلیسی…………………………………… 74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                شماره صفحه

جدول 1-1- منابع مرسوم و میکروبی تولید کننده ARA و EPA.. 8

جدول 3-1- متغيرهاي اوليه و سطوح آن­ها………………. 37

جدول 3-2- طرح پلاکت برمن برای 11 متغیر و 12 آزمایش…… 37

جدول 4-1- مقدار برخی از عناصر معدنی تفاله خرما و کنجاله سویا (ppm)………………………………………………. 43

جدول 4-2- مقدار برخی از اسیدهای چرب تفاله خرما، کنجاله سویا، روغن بزرک و روغن سویا………………………………… 45

جدول 4-3- نتایج مربوط به آزمایش­های طرح پلاکت برمن……. 46

جدول 4-4- تبدیلات طراحی پلاکت برمن برای ARA و EPA……… 49

جدول 4-5- ضرایب عوامل تاثیرگذار در تولید ARA……….. 50

جدول 4-6- تجزیه واریانس ARA………………………. 51

جدول 4-7- ضرایب عوامل تاثیرگذار در تولید EPA……….. 54

جدول 4-8- تجزیه واریانس EPA………………………. 55

جدول 4-9- مدلی برای روغن غنی از ARA…………………. 57

جدول 4-10- مدلی برای روغن غنی از EPA………………… 58

جدول 4-11- مدلی برای روغن غنی از ARA  و EPA………….. 58

جدول الف-1- آزمون مقایسه میانگین تی- استیودنت ترکیبات اصلی تفاله خرما و کنجاله سویا………………………………….. 71

جدول الف-2- آزمون مقایسه میانگین تی- استیودنت برخی از اسیدهای چرب تفاله خرما و کنجاله سویا…………………………. 72

جدول الف-3- آزمون مقایسه میانگین تی- استیودنت برخی از اسیدهای چرب روغن سویا و روغن بزرک……………………………. 72

جدول الف-4- آزمون مقایسه میانگین تی- استیودنت برخی از عناصر معدنی تفاله خرما و کنجاله سویا…………………………. 73

فهرست نمودار­ها

عنوان                                                                                                                شماره صفحه

نمودار 4-1- رطوبت اولیه تفاله خرما و کنجاله سویا……. 41

نمودار 4-2- pH اولیه تفاله خرما و کنجاله سویا………. 41

نمودار 4-3- میزان نیتروژن تفاله خرما و کنجاله سویا….. 42

نمودار 4-4- خاکستر تفاله خرما و کنجاله سویا………… 42

نمودار 4-5- میزان روغن تفاله خرما و کنجاله سویا…….. 44

نمودار 4-6- میانگین مقادیر درصد روغن، ARA و EPA در دوازده آزمایش………………………………………………. 48

نمودار 4-7- نرمال باقیمانده ها برای ARA……………… 49

نمودار 4-8- نرمال باقیمانده ها برای EPA……………. 49

نمودار 4-9- نمودار پارتو متغیرها برای ARA…………… 50

نمودار 4-10- خطا برای ARA………………………… 52

نمودار 4-11- نمودار پارتو متغیرها برای EPA…………. 54

نمودار 4-12- خطا برای EPA…………………………… 55

فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                                                شماره صفحه

شکل 1-1- مسیر متابولیکی اسیدهای چرب ضروری………….. 6

شکل 1-2- ساختار شیمیایی ARA………………………. 7

شکل 1-3- ساختار شیمیایی EPA……………………….. 8

شکل1-4- مسیر متابولیکی تشکیل اسیدهای چرب چند غیر اشباع امگا 3 و امگا6………………………………………….. 12

شكل1-5- روند تجمع روغن در ریزسازواره‌هاي روغنی………. 13

شکل3-1- تفاله خرما و کنجاله سویا با ذرات  mm7/1-2/1….. 30

شکل3-2- تفاله خرما و کنجاله سویا  الک شده با ذرات  mm6/0-2/0  30

شکل3-3- آون تحت خلا………………………………. 30

شکل3-4- pH متر………………………………….. 31

شکل3-5- اندازه گیری کربن آلی سوبسترا………………. 31

شکل3-6- دستگاه اتوماتيک کلدال Kjel.Tec^TM 8400…………….. 31

شکل3-7- کوره الکتریکی……………………………. 32

شکل3-8- دستگاه پلاسمای جفت شده القایی ( (ICP………….. 32

شکل3-9- دستگاه سوکسله مدل Soxtec^TM 2050………………….. 32

شکل3-10- دستگاه گاز کروماتوگرافی Unicam 4600………….. 33

شکل3-11- کروماتوگرام روغن سویا……………………. 33

شکل3-12- کپک کشت شده در اسلنت جهت نگهداری آن……….. 34

شکل3-13- کشت کپک بر روی گلوکز، عصاره مخمر و آگار……. 34

شکل 3-14- میکروسکوپ با لام توما……………………. 34

شکل3-15- نمایی از ارلن­های حاوی سوبسترا…………….. 35

شکل3-16- تصاویری از عملیات تخمیر سوبسترا تا پودر کردن توده تخمیر شده……………………………………………. 35

شکل3- 17- شماتیک استخراج روغن و مشتق­سازی اسیدهای چرب… 38

شکل3-18- کروماتوگرام اسیدهای چرب روغن حاصل از آزمایش شماره 11 39

شکل 4-1- نمای سه بعدی اثر دو عامل سن تلقیح و رطوبت اولیه بر تولید ARA……………………………………………. 52

شکل 4-2- نمای سه بعدی اثر دو عامل سایز ذارت سوبسترا و روغن بزرک بر تولید ARA………………………………………….. 53

شکل 4-3- نمای سه بعدی اثر دو عامل مکمل نیتروژن در روز چهارم و سایز ذارت سوبسترا بر تولید ARA…………………………… 53

شکل 4-4- نمای سه بعدی اثر دو عامل مدت زمان پیش تیمار حرارتی و روغن بزرک بر تولید EPA…………………………………… 56

شکل 4-5- نمای سه بعدی اثر دو عامل مدت زمان پیش تیمار حرارتی و رطوبت اولیه سوبسترا بر تولید EPA……………………. 56

شکل 4-6- نمای سه بعدی اثر دو عامل مکمل روغن بزرک و رطوبت اولیه سوبسترا بر تولید EPA………………………………… 57