« پایان نامه ارشد رشته مدیریت : بررسی و رتبه بندی عوامل و شاخص های کلیدی موفقیت در استقرار برنامه ریزی منابع سازمانی ERPدانلود پایان نامه:شناخت و بررسی اجزای تلفات در شبکه های توزیع و ارائه راه حلهایی جهت کاهش آن »

پایان نامه ارشد: تولید پروتئین تک یاخته از تفاله نیشکر در تخمیر حالت جامد در بیورآکتور سینی دار

پایان نامه ارشد: تولید پروتئین تک یاخته از تفاله نیشکر در تخمیر حالت جامد در بیورآکتور سینی دار

  شنبه 27 مهر 1398 23:55, توسط مدیر سایت   , 1888 کلمات  
موضوعات: بدون موضوع

غنی سازی سوبسترا با منبع کربنی سدیم نیترات و پیش تیمار با محلول سدیم هیدروکسید ۲%) میزان پروتئین برای سینی بالا و میانی به ترتیب ۹۲۹/۳ و ۸۱۳/۳ گرم بر لیتر بدست آمد که در این حالت بازده تولید پروتئین برای سینی بالا ۱۳۲/۰ و برای سینی پایین ۱۲۸/۰ گرم بر گرم سوبسترا بود. محصول تولید شده همچنین حاوی اسیدهای آمینه ضروری لوسین، ایزولوسین، والین، متیونین، فینیل آلانین و بسیاری از اسیدهای آمینه غیرضروری بود
۱-۱- مقدمه
امروزه در جهان کمبود مواد غذایی به خصوص در کشورهای جهان سوم، مسئله بسیار مهمی است و اکثر جوامع به نوعی در پی یافتن راهی برای حل این مشکل هستند. با افزایش جمعیت جهان، روز به روز نیاز به مواد غذایی به ویژه مواد پروتئینی افزایش می یابد. در کشورهایی که به نوعی فقیر محسوب می شوند افزایش جمعیت، مردم را به سوی گرسنگی و سوء تغذیه شدید سوق می دهد ]۱.[ از آنجایی که پروتئین ها در کنار کربوهیدرات ها و چربی ها سه گروه اصلی مواد غذایی را تشکیل می دهند پیدا کردن منابع گوناگون وجدید آن ها بستر مناسبی را برای پژوهش در این زمینه فراهم کرده است. ناکافی بودن منابع پروتئینی سنتی نظیر گوشت و ماهی و تخم مرغ نسبت به رشد جمعیت دانشمندان را بر آن داشت که در جستجوی منابع ارزان قیمت پروتئین برای مردم باشند. از سوی دیگر افزایش نگرانی در مورد آلودگی ناشی از ضایعات کشاورزی و صنعتی و تلاش برای تبدیل مواد زائد به محصولات با ارزش تجاری بالا نیز در دهه های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است ]۲[. میکروارگانیسم ها نظیر مخمرها و باکتری ها هزاران سال است در غذاهای خانگی انسان ها استفاده می شوند. در دهه های اخیر روش های جدیدی برای استفاده محصولات تخمیری میکروبی در غذای انسان و خوراک حیوانات توسعه یافته است ]۳[. با توجه به کمبود منابع پروتئینی از یک طرف، و مقدار بالای پروتئین سلول های میکروبی از طرف دیگر، استفاده از منابع پروتئین میکروبی به عنوان غذای انسان و دام (به جای منابع پروتئینی رایج) بسیار حائز اهمیت است. این پروتئین میکروبی، پروتئین تک یاخته[1] نام دارد. پروتئین تک یاخته در حال حاضر، درجیره غذایی دام و طیور استفاده می شود. به دلیل بالا بودن میزان اسیدهای نوکلئیک موجود در این نوع پروتئین و پایین بودن قابلیت هضم آن، برای جایگزین شدن پروتئین میکروبی به جای منابع پروتئین حیوانی شک و تردید وجود دارد. آن ها همچنین برای بدن به عنوان یک عامل خارجی محسوب شده که می توانند باعث ایجاد واکنش های آلرژیک شوند. البته اگر این پروتئین به عنوان غذای انسان مورد استفاده قرارگیرد، قبل از استفاده باید استخراج و تغلیظ شود و اسید نوکلئیک آن کاهش یابد، زیرا بالا بودن اسید نوکلئیک باعث تولید اسید اوریک و در نهایت سبب بیماری نقرس می شود.
پروتئین تک یاخته همانطور که گفته شد یک پروتئین میکروبی است که خالص نمی باشد و به سلول های کامل باکتری ها، مخمرها، قارچ های رشته ای یا جلبک ها اطلاق می شود که حاوی انواع اسیدهای آمینه، کربوهیدرات ها، چربی ها، اسیدهای نوکلئیک، نمک های معدنی و ویتامین ها نیز می باشد و دارای ارزش تغذیه ای بسیار بالایی است. در واقع این نوع پروتئین محصولی است که در اثر تخمیر توسط فعالیت میکروارگانیسم های مختلف روی سوبستراهای ارزان قیمت مانند ضایعات کشاورزی، پساب های کارخانجات و ضایعات سلولزی

برای دانلود متن کامل پایان نامه ها اینجا کلیک کنید

حاصل از کارخانه کاغذ سازی و … بدست می آید ]۴[.
استفاده از میکروارگانیسم ها برای تولید پروتئین تک یاخته به جای استفاده از منابع پروتئین حیوانی و گیاهی دارای مزایایی است که با توجه به این موارد چشم انداز روشنی برای تولید این نوع پروتئین تصور می شود. این مزایا عبارتند از ]۵[:
۱- امکان اصلاح ژنتیکی میکروارگانیسم ها
۲- سرعت رشد و محتوای پروتئینی بالای میکروارگانیسم ها
۳- استفاده از طیف وسیعی از روش ها، سوبستراها و میکروارگانیسم ها برای این منظور
۴- عدم وابستگی تولید به تغییرات آب و هوایی
۵- عدم نیاز به فضای زیاد برای تولید
۶- سرعت و راندمان تولید بالا.
با این حال تولید پروتئین تک یاخته با کیفیت و بازدهی بالا نیازمند انتخاب میکروارگانیسم و سوبسترای مناسب و انتخاب روش مناسب برای تخمیر می باشد.

۱-۲- تاریخچه
اصطلاح پروتئین تک یاخته اولین بار توسط پروفسور کارل ویلسون[2] در سال ١٩۴۴ در انستیتو تکنولوژی ماساچوست آمریکا[3] ابداع گردید ]۶[. این اصطلاح برای ماده ای با محتوای پروتئینی کمتر از ۶۵ درصد مناسب نیست و اصطلاح “توده سلولی تک‌یاخته” را برای چنین مواردی توصیه می‌کنند. همچنین مناسب‌تر است، برای توده سلولی محتوی پروتئین به دست آمده از قارچ، اصطلاح “پروتئین قارچی” که اخیراً در بسیاری از منابع به کارگرفته شده است، استفاده شود.
تولید پروتئین تک یاخته از مخمر برای اولین بار در جنگ جهانی اول توسط آلمان‌ها انجام شد. پروتین[4] اولین پروتئین تک یاخته تجاری بود که به عنوان افزودنی خوراک حیوانات مورد استفاده قرار گرفت. در اواسط سال ۱۹۳۰ و جنگ جهانی دوم، این امر مورد توجه بیشتری قرار گرفت و تولید آن به ۱۵ هزار تن در سال رسید.
اولین کنفرانس بین المللی در مورد پروتئین تک یاخته در سال ١٩۶۸ در ماساچوست آمریکا برگزار شد و در آن کنفرانس، کمپانی بریتیش پترولیوم[5] تنها ارائه کننده تولید صنعتی آن بود. در دومین کنفرانس که در سال ١٩٧٣ در همان محل برگزارگردید؛ بسیاری از کمپانی ها تولیدات صنعتی خود را ارائه نمودند. کارخانه هایی که تا سال ١٩٩٠ بصورت صنعتی پروتئین تک یاخته تولید می کردند؛ به طور عمده از دو منبع سوبسترایی هیدروکربنی و یا قندی استفاده می نمودند. منابع سوبسترای قندی عمدتاً شامل ملاس، ضایعات کشاورزی، فاضلاب های کارخانجات صنایع غذایی و صنایع چوب و کاغذ بودند، درحالیکه سوبستراهای هیدروکربنی عمدتاً شامل مشتقات نفتی، اتانول و متانول بود. شرکت BP و یک شرکت ایتالیایی یک واحد 000/100 تنی تولید پروتئین تک یاخته از مشتقات نفتی را در ایتالیا تأسیس نمودند که در سال ١٩٧٧ به علت بحران های جهانی باعث ورشکستگی این شرکت ها و از جمله شرکت BP گشت. در اوایل دهه ١٩٨٠ اولین واحد صنعتی تولید پروتئین تک یاخته از متانول توسط شرکت [6] ICIدر انگلستان به ظرفیت 000/60 (تن/سال( مورد بهره برداری قرار گرفت ولی در سال ١٩٨٧ تولیدات این کارخانه به علت عدم توان رقابت با سایر منابع پروتئینی مانند پودر ماهی و سویا، متوقف گردید ]۸,۷,۴[. همچنین شرکت RHM [7] در انگلستان با همکاری شرکت ICIدر اواسط دهه ۸۰ میلادی پروتئین میکروبی تحت نام تجارتی کورن[8] تولیدکرد که ساختاری شبیه به گوشت داشته و توسط رشد کپک فوزاریوم گرامینراروم[9] بر روی مواد نشاسته‌ای تولید می‌شد. این محصول به خاطر استفاده از کپک که به طور طبیعی دارای محتوای اسید هسته‌ای کمتری از باکتری‌ها می‌باشد و بخاطر اضافه کردن یک عملیات برای کاهشRNA در فرآیند تولید صنعتی، دارای محتوای هسته‌ای خیلی پایین می‌باشد و لذا استفاده از آن در خوراک انسان در انگلستان مجاز تشخیص داده شد. تولید اولیه این محصول در سال ۱۹۸۵، ۱۰۰۰ تن در سال بود و از موفقیت اقتصادی برخوردار شد، زیرا به جای کنجاله سویا با سویا و گوشت رقابت می‌کرد. شرکت نفتی شل[10] در سال ١٩٧۴ طرح تأسیس یک واحد 000/100 تنی تولید پروتئین تک یاخته در آمستردام را آغاز نمود ولی به دلیل وجود منابع پروتئین گیاهی ارزان قیمت و سایر مشکلات، عملیات احداث کارخانه در سال ١٩٧۶ متوقف گردید.
بررسی ها نشان می دهد بیشترفعالیت ها در توسعه فرآیند تولید پروتئین تک یاخته توسط شرکت های نفتی صورت گرفته است و این به دلیل کاهش قیمت نفت در سال های ۱۹۶۵-۱۹۵۷ بوده است. از سال ۱۹۷۴ روند افزایش قیمت نفت سال به سال شدیدتر شد، به طوریکه در سال۱۹۸۱ به ۳۵ دلار به ازای هر بشکه رسید. همان طورکه بررسی شد تحولات تولید پروتئین تک یاخته با تحولات قیمت نفت هم زمانی داشته و این امر از آن جا ناشی می شود که۶۰ تا ۸۰ درصد هزینه های مربوط به یک واحد تولید پروتئین تک یاخته به هزینه های ماده اولیه مربوط می شود] ۹,۴[.

۱-۳- ارزش تغذیه ای پروتئین تک یاخته
ارزش تغذیه ای و یا مضرات پروتئین تک یاخته حاصل از منابع مختلف بستگی به ترکیبات آن دارد. مواد مغذی، ویتامین ها، نیتروژن، کربوهیدرات ها، چربی ها، ترکیبات دیواره سلولی، اسیدهای نوکلئیک، غلظت پروتئین و پروفایل اسیدهای آمینه باید بعد از تولید برای استفاده در غذای انسان و خوراک حیوانات آنالیز شود.
جلبک ها غنی از پروتئین، چربی ها و ویتامین های A، B، C، D و E می باشند. جلبک های تک سلولی منبع اصلی ویتامین های A و D هستند. علاوه بر ویتامین ها، جلبک ها حاوی۶۰-۴۰% پروتئین، ۷% نمک های معدنی، کلروفیل و فیبر بوده و میزان اسید نوکلئیک در آن ها بسیار پایین است (6-4%). قارچ ها شامل ویتامین های گروه B هستند. همچنین میزان اسید نوکلئیک در آن ها پایین است (9-7%). این پروتئین های تک یاخته همچنین از نظر اسید های آمینه سولفوردار غنی می باشند و پروتئین آن ها حدود۳۰ تا ۷۰% است. مخمرها حاوی تیامین[11]، ریبوفلاوین[12]، بیوتین[13]، نیاسین[14]، پنتوتنیک اسید[15]، پیریدوکسین[16]، کولین[17]، گلوتاتیون[18]و فولیک اسید[19]می باشند .باکتری ها حاوی میزان بالای پروتئین بوده و اسیدهای آمینه ضروری معینی دارند. میزان پروتئین در آن ها ۸۰% است. آن ها هم چنین دارای میزان بالای ۱۶-۱۵% اسیدهای نوکلئیک به ویژه RNA هستند. پروتئین حاصل از باکتری غنی از متیونین می باشد (۳-۲/۲%) که در مقایسه با جلبک ها (۶/۲-۴/۱%) و قارچ ها (۵/۲-۸/۱%) بالاتر است] ۱[.

1-4- ترکیبات سمی پروتئین تک یاخته و اثرات آن ها
پروتئین تک یاخته پس از استخراج و خالص سازی، برای استفاده به عنوان غذای انسان، حتما باید با استاندارد های جهانی قابل مقایسه باشد. محصول نهایی تنها نباید مغذی بوده بلکه باید از تمامی آزمایشات مربوط به سمیت عبور کرده تا بصورت تجاری برای غذای انسان قابل استفاده باشد. علاوه بر اسیدهای نوکلئیک، چندین ماده سمی و ترکیبات ناخواسته باید حذف شود که در بخش بعدی شرح داده خواهد شد.

۱-۴-۱- اسیدهای نوکلئیک
میزان بالای اسیدهای نوکلئیک در بدن باعث تولید اسید اوریک می شود. در اثر شکسته شدن نوکلئیک اسیدها، غلظت اسید اوریک در پلاسما و کلیه افزایش می یابد که این ماده می تواند در مفاصل کریستالیزه شود و منجر به تشکیل سنگ کلیه و نقرس در انسان گردد. اسیدهای نوکلئیک پروتئین های تک یاخته مختلف اگر برای غذای انسان استفاده شود باید تا حد قابل قبولی کاهش یابد.
میزان مجاز مصرف اسید نوکلئیک برای انسان، روزانه ۲ گرم است. پروتئین حاصل از باکتری حاوی میزان بالای اسید نوکلئیک می باشد. RNA موجود در سلول های مخمر وابسته به ترکیبات محیط کشت و نسبت کربن به نیتروژن است. میزان اسیدهای نوکلئیک می تواند به روش های گوناگون کاهش یابد. فعال کردن آنزیم RNAase بوسیله فرآیند حرارتی بالا (۶۰ تا۷۰ درجه سلسیوس برای۲۰دقیقه)، هیدرولیز قلیایی اسیدهای نوکلئیک، اصلاح شرایط محیط کشت بوسیله عناصر نیتروژن، کربن، فسفر و روی، استخراج شیمیایی وحذف نوکلئیک اسیدها از جمله این روش هاست.

۱-۴-۲- توکسین ها[20]
سموم در واقع متابولیتهای ثانویه[21] تولید شده توسط قارچ خاص و باکتری ها در طول رشدهستند. جلبکها عموما سموم مضر تولید نمی کنند. پروتئین تک یاخته زمانی کهبرای خوراک حیوانات استفاده می شود سطح مسمومیت آن بیشتر اززمانی است که بوسیله انسان مصرف می شود. از انواع توکسین ها می توان به مایکوتوکسین ها[22] و توکسین های باکتریایی[23] اشاره کرد. حضور مایکوتوکسین ها در بعضی از گونه های قارچی یک مانع بزرگ در استفاده از آنها تلقی می شود. این توکسین هاسبب تولید واکنش های آلرژیک، بیماریها و سرطان کبد در انسان و حیوان می شوند. از مهم ترین مایکوتوکسین ها می توان به آفلاتوکسین ها[24] اشاره کرد. توکسین های باکتریایی شامل اندوتوکسین[25] و اگزوتوکسین[26] می باشند. اگزوتوکسین ها از باکتری های گرم مثبت حاصل می شوند. آن ها در واقع پروتئین هایی با وزن مولکولی بسیار بالا هستند. اندوتوکسین ها بخشی از دیواره سلولی داخلی باکتری های گرم منفی می باشند. آن ها در واقع لیپو پلی ساکاریدهایی هستند که بخش چربی آن ها می تواند سمیت ایجاد کند. اگزوتوکسین ها را به راحتی می توان از محصول پروتئینی خارج ساخت زیرا آن ها به حرارت بسیار حساس هستند اما خارج کردن اندوتوکسین ها به این علت که بخشی از دیواره سلولی هستند، بسیار مشکل می باشد ]۱[.

۱-۵- ضرورت انجام پروژه


فرم در حال بارگذاری ...

جستجو