مقاله شبیه سازی فرایند تولید پروتئین تک یاخته قارچ آسپرژیلوس نایجر در کشت غوطه ور ناپیوسته با دو مدل سینتیکی و رهالست و کونتویس

این یک مقاله ای با عنوان شبیه سازی فرایند تولید پروتئین تک یاخته قارچ آسپرژیلوس نایجر در کشت غوطه ور ناپیوسته با دو مدل سینتیکی و رهالست و کونتویس است که در۹ صفحه برای دانلود منتشر شده است.

چکیده

افزایش روز افزون جمعیت جهان با نیاز بیشتر به تولید پروتئین همراه است. امروزه میکروارگانیسم­ها به عنوان منبع مناسب پروتئین با پتانسیل بالا شناخته شده­اند. میکروب­ها نسبت به حیوانات مزیت هایی از جمله رشد سریعتر، قابلیت مصرف مواد زاید. عدم وابستگی به شرایط فصلی، کیفیت بسیار بالای پروتئین میکروبی، در دسترس بودن ماده خام مورد استفاده توسط آنها و کمک به حل صحیح و سریع مشکل دفع ضایعات آلی ناشی از فعالیت­های صنعتی می­باشند.  طراحی فرایندهای تولید پروتئین­های تک­یاخته در بیوتکنولوژی با استفاده از سویه­های مختلف آسپرژیلوس در مقیاس­های نیمه­صنعتی و صنعتی و همچنین طراحی و راه­اندازی فرایندهای پیوسته نیاز به آگاهی از سینتیک و معادلات سینتیکی رشد این میکروارگانیسم­ها و همچنین چگونگی مصرف سوبسترا توسط آن­ها دارد. در این تحقیق، ابتدا فرایند تولید پروتئین تک­یاخته حاصل از توده سلولی قارچ آسپرژیلوس نایجر تحت شرایط محیطی و فرمولاسیون مناسب محیط کشت مورد ارزیابی قرار گرفته و سپس شبیه سازی جرم توده سلولی با دو مدل­ سینتیکی مختلف انجام شده است.  روند رشد قارچ آسپرژیلوس نایجر و همچنین روند مصرف گلوکز توسط توده سلولی با شرایط تعیین شده در این تحقیق در طول۱۸۰ ساعت فرایند در فلاسک بررسی شد. نتایج حاصل از شبیه­سازی تولید توده سلولی قارچ آسپرژیلوس نایجر با مدل کونتویس نشان داده که برازش چندان مناسبی بین داده­های تجربی و تئوری محاسبه شده بر اساس مدل کونتویس وجود نداشت. نتایج شبیه­سازی تولید توده سلولی با مدل ورهالست نیز نشان داد که انطباق بین داده­های تجربی و تئوری محاسبه شده بر اساس مدل ورهالست خیلی کمتر از مدل کونتویس بوده است. در نهایت با استفاده از نتایج به دست آمده در این تحقیق می­توان گفت که برای شبیه­سازی رشد توده سلولی قارچ رشته­ای آسپرژیلوس نایجر، مدل کونتویس بهتر از مدل ورهالست جواب خواهد داد.

کلمات کلیدی:  آسپرژیلوس نایجر، پروتئین تک یاخته، شبیه سازی، کشت غوطه ور، مدل سینتیکی ورهالست، مدل سینتیکی کونتویس

مقدمه

افزایش روز افزون جمعیت جهان نیاز به تولید بیشتر پروتئین را مطرح می­سازد. فعالیت­های تولیدی در این راستا در اغلب کشورهای جهان با مشکل روبرو است. علت اصلی این امر شرایط نامطلوب آب و هوا، کمبود امکانات در بخش کشاورزی و به کارگیری روش­های سنتی در تولید می­باشد. از این رو کشورهایی که با مشکل جمعیت زیاد دست به گریبان هستند، برای رفع نیازهای غذایی مردم ناچار به وارد کردن سالیانه مقادیر زیادی مواد اولیه حاصل از پروتئین گیاهی و یا حیوانی هستند. حتی کشورهایی مانند ژاپن و اروپای غربی و کشورهای در حال توسعه وارد کنندگان این مواد خصوصا سویا و پودر ماهی از سایر کشورها می­باشند. با توجه به اینکه نیاز به پروتئین­های غذایی برای انسان و دام رو به افزایش می­باشد، متخصصین در طی چند دهه گذشته در پی منابع جدید پروتئین با تولید انبوه از میکروارگانیسم­ها بوده اند و از توده سلول­های میکروبی خصوصا منبع پروتئین به عنوان خوراک دام استفاده شده است [۱].

امروزه میکروارگانیسم­ها به عنوان منبع مناسب پروتئین با پتانسیل بالا شناخته شده­اند. میکروب­ها نسبت به حیوانات دو مزیت عمده اقتصادی دارند. یکی رشد سریع و دیگری قابلیت مصرف مواد  زاید. به علاوه، دارای برتری­های اقتصادی مهم دیگری نسبت به گیاهان و جانوران می­باشند. گیاهان و میکروارگانیزم­ها قادر به تولید پروتئین از ازت معدنی می­باشند. اما میکروارگانیزم­ها بر خلاف گیاهان به شرایط فصلی وابسته نبوده و در کمتر از یک ساعت توده سلولی خود را دو برابر می­کنند. کیفیت پروتئین میکروبی بسیار بالا بوده و به کمک تکنیک­های دستکاری ژنی (جهت دستیابی به محتوی تغذیه­ای مطلوب) قابل تغییر و اصلاح است. ماده خام مورد استفاده توسط آنها معمولاً در مقادیر زیاد و به آسانی قابل دسترسی بوده و از ضایعات تشکیل می­شود. این امر خود سبب حل صحیح و سریع مشکل دفع ضایعات آلی ناشی از فعالیت­های صنعتی می­شود که در حفظ محیط زیست حائز اهمیت است. برخی از میکروارگانیسم­ها قادر به رشد در فرایند مداوم بوده و به آسانی و مستقل از تغییرات آب و هوایی قابل تولید می­باشند. پروتئین تک یاخته می­تواند در همه جای دنیا به صورت محصولی یکنواخت با کیفیتی مشخص تولید شود [۲و ۳].

آسپرژیلوس­ها یکی از پر­کاربردترین سویه­های قارچی در تولید پروتئین­های تک یاخته هستند. گرده  آسپرژیلوس نایجر که بنام کپک سیاه موسوم است از قطب شمال تا استوا انتشار دارد. با قرار دادن پتری دیش محتوی محیط مناسب، در معرض هوا رشد کاملی از آسپرژیلوس را می­توان مشاهده کرد. اسپور این قارچ در خاک نیز فراوان دیده می­شود. آنزیم های متعدد و مختلفی که در آسپرژیلوس­ها وجود دارد این قارچ­های رشته­ای را قادر می­سازد تا از انواع مختلف مواد غذایی تغذیه کنند. بنابراین آسپرژیلوس­ها به طریق مختلفی در زندگی ما مؤثر هستند. آسپرژیلوس نایجر و چندگونه دیگر را می­توان بر روی مواد غذایی رو باز به خوبی مشاهده کرد [۴]. این قارچ­ها مایه فساد مواد غذایی محسوب می­شوند. به علاوه قادر هستند که در اغلب محیط­های کشت باکتری­ها و قارچ­ها آلودگی ایجاد نمایند. برخی از گونه­ها بر روی چرم و پارچه رشد کرده و به مرغوبیت آنها لطمه می­زنند. نظر به فعالیت آنزیمی فوق العاده آسپرژیلوس­ها، این قارچ­ها را در صنایع تخمیری مورد استفاده قرار می­دهند. مثلاً اسید سیتریک و اسید گلوکونیک را به کمک آسپرژیلوس نایجر و بسیاری از اسیدها و مواد شیمیایی دیگر را به کمک گونه­های مختلف این قارچ­ها تهیه می­کنند. قارچ آسپرژیلوس نایجر به دلیل عملکرد نسبتا بالا، پرکاربرد­ترین ارگانیسم مورد استفاده برای تولید اسید سیتریک است. امروزه آنزیم­ها و آنتی بیوتیک­هایی از این قارچ­ها جدا کرده­اند ولی هیچ یک از آنتی بیوتیک­های حاصله خواص و قدرت درمانی پنی سیلین و یا سایر آنتی بیوتیک­هایی که از اکتینومایسس به دست آمده است را ندارند. در ژاپن از آسپرژیلوس اوریزیه برای تهیه الکل از برنج استفاده می­کنند و در جاره آسپرژیلوس ونتی در تخمیر لوبیا چیتی به منظور متلاشی کردن بافت­های سخت مورد استفاده قرار می­گیرد [۵ و ۶].

ادامه ی متن در فایل اصلی

در صورت بروز مشکل در دانلود مقاله ی شبیه سازی فرایند تولید پروتئین تک یاخته قارچ آسپرژیلوس نایجر در کشت غوطه ور ناپیوسته با دو مدل سینتیکی و رهالست و کونتویس با پشتیبانی تماس بگیرید.