دانلود پروژه رشته مواد در مورد پلی هیدروكسی آلكانوئات – قسمت سوم

دانلود پایان نامه

به طور كلی به دو دلیل MCL –poly3HA هنوز به بازار عرضه نشده است .نخست آنكه هزینه های تولید آن با DCL –poly3HA مقایسه می شود در حالی كه این در تركیبات كاملا متفاوتی هستند MCL –poly3HA برخلاف SCL –poly3HA ( كه با پلاستیك های معمولی نظیر پلی اتیلن و پلی پروپیلن رقابت می كند) با موادی نظیر اورقان ، ایزوپرن ها و استیرن بوتادی ان ها و كلروپرن ها رقابت می كند. قیمت این مواد در بازار اكنون حدود 1-Kg 5-2 است درحالی كه پلاستیك های معمولی قیمتی در حدود84/0 تا 1-Kg 1/1 دارند .

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

MCL –poly3HA با قیمت 5/3 تا 1-Kg6 توسط فرمانتاسیون قابل تولید است و می بینیم كه با این تركیبات توانایی رقابت دارد.

دلیل دومی برای عدم عرضه ی MCL –poly3HA به بازار وجود دارد. توانایی MCL –poly3HA برای گرفتن شكل های متنوع علاوه بر آن كه برتری بزرگی است برای تولید كننده ها یك مشكل نیز محسوب می شود. چرا كه طراح فرایند باید در ارتباط نزدیكی با تولید كننده باشد تا كیفیت و ویژگی محصول تامین شود.از طرف دیگر تولید كننده برای آنكه بتواند بازار مناسبی را برای فروش محصول خود به طور عمده و درمقیاس بزرگ تامین كند باید با شبكه ای طراحان فرایند در ارتباط باشد. ( همانطور كه گفته شد MCL –poly3HA كاربردهای خاص دارند نه عام) اما از طرف دیگر این تنوع محصول ریسك سرمایه گذاری را كاهش می دهد چرا كه محصولاتی كه طی فرایندهای مختلف تولید شده باشند توسط میان خریدارهای مختلف نیز بازار فروش دارند.

E.Coil نوتركیب

در دسترس بودن E.Coil و فراوانی اطلاعات و امكانات برای مهندسی ژنتیك این باكتری امكان طراحی آن به عنوان یك تولید كننده ی MCL –poly3HA را فراهم ساخته است. سویه های متنوعی از E.Coil نوتركیب قادر تولید MCL –poly3HA ساخته شده اند . به طور كلی برای تولید انبوه این پلیمر مهار كننده ها پاك كننده های به بتا – اكسیداسیون برای در دسترس قرار دادن حد واسط های آن برای ژن های نوتركیب PHA سنتتاز بسیار سفید هستند . همین طور با اضافه كردن آنزیم های اضافی و مهندسی متابولیسم E.Coil می توان تولید MCL –poly3HA خاص را طراحی و تولید كرد و یا وزن مولكولی و طول زنجیره و حتی تا حدودی محتوای پلیمری را تغییر داد. به طور كلی در مهندسی ژنتیك و طراحی متابولیسم E.Coil است ، بازتر و محصولات انعطاف پذیر هستند.

ولی در مقابل مشكل بزرگی كه برای E.Coil و دیگر باكتریهای نوتركیب وجود دارد عدم پایداری آنها و از دست دادن پلازمید حاوی ژن نوتركیب است . راه حل كلاسیك استفاده از آنتی بیوتیك ها در مقیاس صنعتی باعث افزایش قابل توجه هزینه ها شده و به صرفه نمی باشد . روش جالبی كه به تازگی پیشنهاد شده است استفاده از مینی ترانسپوزون ها برای تخمین انتقال پایدار قابل تنظیم و ارزان ژن phac در باكتری ها است. این روش در بیورآكتورها به كار گرفته شده و بر خلاف سویه های پلازمیدی پایداری سویه ی نوتركیب %100 حفظ شده است.

به طور كلی آنطور كه به نظر می آید E.Coil به علت آسانی فرایندهای فرمانتاسیون و dewnotream ، همچنین سهولت دستكاری ژنتیكی كاندیدای بسیار مناسبی برای تولید انبوه MCL –poly3HA در آینده به شمار می آید.

خصوصیات پلی –3- هیدروكسی آلكانوات تولید شده در سویه های E. .Coil نوتركیب مشخص شده است كه PHA توسط پلیمرازسیون اسیدهای چرب {R} –3- هیدوركسی متصل به كوآنزیم A به كمك PHA پلیمرازهای مختلف ، از جمله phac سنتز می شوند.

سنتز چنین مونومرهای متصل به كوآنزیم A می توانند از راههای مختلف ساخته شوند كه ساده ترین آنها در Ralstomia entropha دیده می شود. در این مورد                   ketohiolase- (phba) و استواستیل – Coa ردوكتاز (phbB) ، مسئل ساختن سوبسترای لازم برای آنزیمهای scl-PHA پلیمراز مانند پلی –3- هیدوركسی بوتیرات سنتتاز (phba) هستند . سوبستراهای لازم برای ساخت mcl-PHA می توانند از طریق – اكسیداسیون اسیدهای چرب تولید شوند. طی این مسیرحد واسطهای اسیل           – C O A مانند 3-Ketoacyl-coa , eniyl- coa و یا s-3 – hydroxyacyl – coa ساخته می شوند.

تولید PHA با مونومرهای مختلف نشان داده است كه تركیب واحدهای مونومری به طور مشخص بر خواص نهایی پلیمر تاثیر می گذارد. برای كنترل این خواص ، لازم است كه بتوان تولید پیش سازهای PHA كنترل و جهت دهی كرد.

روشهای مختلفی برای تغییر تركیب مونومرهای PHA به كار رفته است. یك نمونه از این روشها ، تغذیه با سوبستراهای مختلف است ، از جمله تولید پلی – 3- هیدروكسی و همچنین تولید پلیمر انعطاف پذیر پلی 3- هیدروكسی –5- فنیل والرات . با این وجود تغییر تركیب مونومرهای PHA – mel ها به راحتی انجام پذیر نیست، چرا كه پیش سازها آنها از مسیر متابولیسم رسیدهای چرب مشتق شده و كنترل تراكم آنها كه دشواری است.

بیوسنتز این پلی مرها در ارگانیسم هایی كه به صورت طبیعی PHA تولید نمی كنند ، امكان تنظیم آنزیمهای بیوسنتزی و در نتیجه تنظیم سطح سوبستراها را فراهم می كند.  

سویه های E .Coil كه دارای نقص و در مسیر – اكسیداسیون هستند . قادر به تولید mcl-PHA در حضور PHA پلیمراز می باشند. حضور یكی از دو PHA پلیمراز phac1 , phac2 برای تولید PHA در E .Coil جهش یافته كافی است. ذخیره مشخص شده است كه مهار مرحله تیولاز در مسیر اكسیداسیون منجر به افزایش سوبسترهای لازم برای سنتز PHA می شود.

پژوهشی كه درسال 2000 بر روی جهش یافته های E .Coil با نامهای IMU193 ,IMU194 انجام گرفت . نشان داد كه كتواسیل – COA ها به عنوان حد واسطهای چرخه – اكسیداسیون ، پیش سازهای اصلی سنتز PHA هستند. در این پژوهش از تغییر آنزیمهای مناسب و تراكم سوبستراها برای جهت دهی كتواسیل – COA ها به مسیر سنتز mcl-PHA استفاده شد و پلیمرهایی با تركیبات جدید و خواص فیزیكی متفاوت بدست آمد.

جهش یافته های (IMU194)fad a fad R و همچنین (IMU193)fad B fad R قادر به انجام كامل مسیر – اكسیداسیون نیستند.

ژن fad R پروتینی كه می كند كه كنترل منفی بر اكسیداسیون اسیدهای چرب دارد. جهش در fad. R رونویسی از این ژن را مهار می كند. كه منجر به تجلی مستمر ژنهای fad می شود . ژن fad A 3- كتواسیل – COA تیولاز را كد می كند و ژن fad B مسئول چهار فعالیت آنزیمی است: انویل . COA هیدراتاز ، 3- هیدوركسی – COA دهیدروژناز ، اندیل – COA ایزومراز و 3- هیدروكسی اسیل – COA پلیمراز جهش در fad A و fad B از اكسیداسیون اسیدهای چرب جلوگیری كرده و منجر به تجمع حدواسطهای خاص می شود.

– استفاده از سوبستراهای متفاوت برای سنتز PHA در E .Coil جهش یافته fad R,fad B منفی به جهش یافته IMU193 كه فاقد 3- هیدروكسی اسیل – COA و هیدروژناز است، PHA پلیمراز 2 از باكتریoleovorans Gpol P. وارد شد و تشكیل PHA از اسیدهای چرب مختلف (C6 تا C18 ) مورد بررسی قرار گرفت . بیشترین مقدار PHA در طول رشد با حضور آلكا نوات های بلند زنجیره (C16 تا C18 ) دیده شد. با این حال تركیب PHA های تولید شده با تغییر طول زنجیره آلكانوات استفاده شده تعیین محسوسی نكرد. پلیمرهای تولید شده از اسیدهای چرب دارای تعداد كربن فرد ، بیشتر از 3- هیدروكسی هپتانوات (C7 ) و 3- هیدروكسی نونانوات (C9 ) تشكیل می شوند و مونومرهای اصلی دارای تعداد كربن زوج از 3- هیدوركسی هگزانوات ( C6 ): 3- هیدروكسی اكتانوات (C8 ) و 3- هیدروكسی دكانوات (C10 ) .

  • تشكیل PHA توسط سویه های نوتركیب E .Coil دارای نقص درمراحل مختلف- اكسیداسیون :

در این مطالعه ، IMU194  ، E .Coil كه فاقد فعالیت 3- كتودسیل –COA تیولاز است با IMU193 مقایسه شد. برای كنترل تجلی phac2 ، پلازمید BTC2 كه حاوی Phac2 است وارد این دو سویه شده و سویه های نوتركیب در محیط حاوی هگزوكانوات كشت داه شدند.

هر دو سویه با سرعت رشد نهایی1- h 14/0 رشد كردند . با این حال IMU194(Pbtc2) E .Coil حدود هفت برابر سریعتر قادر به استفاده از مونومرها بود . همچنین پس از h 36 از شروع كشت ، IMU194 حاوی %15 PHA بود ، در حالی كه IMU193 تنها %5 PHA تولید كرده بود. PHA تولید شده توسط IMU194 به وضوح دارای مونومرهای C6 و C10 بیشتری بود.

تولید و استخراج PHB از A.eutroph.us و E .Coil نوتركیب

هم چنانكه گفته شد ، PHA یك پلیمر زیست تجربه پذیر است كه توسط بسیاری از میكروارگانیسم و ذخیره می شود و به تولیدات انبوه صنعتی هم رسیده است ( توسط ZENECA با استفاده از A. euboph.us ) . با وجود تحقیقات و مقالاتی كه در مورد ساختار داخل سلولی PHA صورت گرفته : حالت فیزیكی PHA در داخل سلول هنوز به درستی شناخته شده نیست . PHA ساخته شده در گرانولهایی ذخیره می شود . این گرانولها سخت شرایط مناسب به سرعت توسط و پلیمرازهای داخل سلولی تجزیه می شوند . نتایج حاصل از C-NMR سلولهای حاوی PHB نشان از حضور PHB به فرمی متحرك و بی شكل دارند كه دسترسی سریع دپلیمرازها به این گرانولها را توجیه می كند. انجماد و نگهداری گرانولها در دمای پایین ، یا تیمار آنها با استون یا یك محلول هیپوكلریت و یا حتی سانتریفوژ كردن شدید باعث تبدیل این گرانولها به كریستال می شود. عكسبرداری های انجام شده توسط TEM نشان می دهند كه گرانولهای خشك – منجمد شده دارای پوسته ای كریستالی و داخلی بی شكل دارد .

در باكتری E .Coil ، مولكولهای PHB در داخل غشا ، شناسایی شده اند ولی اثری از گرانولهای PHB وجود ندارد . با وارد كردن سه ژن اصلی آنزیمهای تولید PHB از A.eubophas به E .Coil ، سو     نوتركیبی بدست اورده اند كه توانایی تولید PHB80 در لیتر را در مدت 40H دارند( در محیط های fed- batch )

روشهای مختلفی برای استخراج PHB وجود دارد كه در بخش عمده ای از آنها در قدم اول جدا كردن PHB از سلولها با حلال انجام می گیرد. در تعداد دیگری از روشها تجزیه جز به جز صورت می گیرد كه در آنها از سدیم هیپوكلریت استفاده می شود . برای استفاده همزمان از حلال و سدیم هیپوكلریت روش دیگری به وجود آمد كه در ان از محلولهای كلروفرم و سدیم هیپوكلریت برای استخراج PHB استفاده می شود.

  • استخراج PHB

پساز پایان تخمیر ، محیط رشد A. eutrophos حاوی %62 وزنی و محیط E .Coil نو تركیب محتوی %59 وزنی PHB می باشد. پس از منجمد خشك كردن سلولها ، پودر حاصل در مجاورت سدیم هیپوكلریت قرار میگیرد كه درهر یك از محیطهای بالا به ترتیب 86 ، 95% استخراج PHB صورت می گیرد.

PHB بدست آمده از A. E .Coil نوتركیب به ترتیب 000/200/1 و 000/530/4 گزارش شده است و این البته در حالیست كه تنها از كلروفرم برای استخراج PHB استفاده كنیم . در صورت استفاده از محلول هیپوكلریت ، وزن مولكولی PHB در كاهش می یابد . ولی تغییر چندانی در E .Coil نوتركیب دیده نمی شود . این فرایند نشان می دهد كه هیپوكلریت بر تجزینه PHB تاثیر مثبت می گذارد .

در آخرین روش برای استخراج PHB از محلولهای كلروفرم و هیپوكلریت به صورت همزمان استفاده می شود . علت بعتر عمل كردن این عمل در این مفهوم پوشیده است كه كلروفرم بخش كریستانه گرانولهای PHB را بیشتر می كند و نتایج بدست آمده نشان می دهند كه كریستال شدن PHB آن را در برابر محیط مقاوم تر می سازد .

دركل برای استخراج PHB ابتدا سلولها را خشك – منجمد كرده و پودر حاصله را در مجاورت كلروفرم و هیپوكلریت سدیم قرار می دهیم . نیتجه این فرایند استخراج PHB با در صد بهینگی نسبتا مناسب می باشد.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

با فرمت ورد

Leave a comment