مدلسازی و تعیین پارامتهای سینتیکی تولید بتاگالاکتوزیداز توسط Bacillus licheniformis در تخمیر ناپیوسته

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه گیلان
2 دانشیار گروه زیست شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران.
3 دانشیار گروه مهندسی شیمی - بیوتکنولوژی، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان
چکیده
چکیده آنزیم بتاگالاکتوزیداز یکی از مهمترین آنزیم­های پرکاربرد در سه حوزه ی سلامتی، صنایع غذایی و محیط زیست است، لذا مدلسازی سینتیک تولید این آنزیم می­تواند در بهینه سازی فرآیند تولید صنعتی آن نقش بسزایی داشته باشد. در این تحقیق ابتدا سینتیک تولید بتاگالاکتوزیداز توسط تخمیر ناپیوسته باکتری Bacillus licheniformis در مدت زمان 22 ساعت در محدوده غلظت­های اولیه ی 50-20 گرم برلیتر از لاکتوز به عنوان گوهرمایه محدود کننده رشد، در دمای 30 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. سپس ضمن مشاهده ممانعت کنندگی در بالاترین غلظت این بازه، مدل­های سینتیکی Logistic و Haldane برای مدلسازی و تعیین پارامترهای سینتیکی تخمیر انتخاب شدند. این مدل­ها تقریب خوبی از نتایج آزمایشگاهی مصرف گوهرمایه در تمامی فازها و داده­های رشد میکروبی در فاز رشد نمائی و فاز سکون حاصل کردند، اما در فاز رشد کاهش یافته انحرافات جزئی از داده های آزمایشگاهی مشاهده شد. همچنین نتایج به دست آمده برای فعالیت آنزیمی بتاگالاکتوزیداز نیز انطباق خوبی با داده­های آزمایشگاهی داشتند و بیشترین انحراف در این داده ها همزمان با اتمام فاز نمائی و شروع فاز کاهش یافته رشد میکروبی (ساعت چهارم از شروع تلقیح) در غلظت­های اولیه 30و40 گرم بر لیتر از گوهرمایه مشاهده شد. رگرسیون خطی بین داده های آزمایشگاهی و نتایج به دست آمده از مدل­ها در تمام غلظت­های اولیه لاکتوز و برای هر سه متغیر غلظت توده زیستی ، غلظت گوهرمایه و فعالیت آنزیمی، بالاتر از 95/0 به دست آمد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Mathematical modeling and kinetic analysis of β-galactosidase production by Bacillus licheniformis in batch cultivation

نویسندگان English

Seyedeh Elahe Mousavifar 1
Masoomeh Anvari 2
Gholam Khayati 3
1 M.Sc. in Chemical Engineering, Department, University of Guilan, Rasht, Iran.
2 Associate Professor, Department of Microbiology, Faculty of Sciences, Rasht Branch of Islamic Azad University, Rasht, Iran
3 Associate Professor, Department of Chemical Engineering, University of Guilan, Rasht, Iran.
چکیده English

β-galactosidase is one of the most important and widely used enzymes in three areas of health, Food Industry and environment, so kinetic modeling of this enzyme could be playing an important role in the optimization of its industrial production process. First, in this study kinetic of β-galactosidase production by Bacillus licheniformis bacteria in batch fermentation was evaluated during 22 hours, in the range of 20-50 g/l of initial lactose concentration as a limiting substrate, at 30 ° C. Then, with the observation of inhibition at the highest concentration of this range, logistic and Haldane kinetic models were selected to model and determine the kinetic parameters of fermentation. These models were obtained a good approximation of the experimental results of substrate utilization in all phases and microbial growth data in the exponential growth phase and the stationary phase, but minor deviations of the experimental data were observed in the decelerating growth phase. In addition, β-galactosidase activity results were in good agreement with experimental data, and the maximum deviation in this data was observed in initial concentrations 30 and 40 g/l of substrate simultaneously with the end of the exponential phase and beginning of decelerating phase of microbial growth (The fourth hours of starting inoculum). The linear regressions between experimental data and results obtained from the models, in all initial concentration of lactose and for each variable biomass concentration, substrate concentration and enzyme activity, was more than 0.95.

کلیدواژه‌ها English

Bacillus licheniformis
β-galactosidase
Batch fermentation
Kinetic Modeling