نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
چکیده
در سالهای اخیر استفاده از فرایندهای زیست تبدیلی میکروبی برای دستیابی به وانیلین با خواص ویژه و با منشأ طبیعی مورد توجه قرار گرفته است.هدف از پژوهش اخیر، بهینهسازی فرآیند زیست تبدیلی ایزواوژنول به وانیلین تحت شرایط سلولهای در حال استراحت سویهی بومی Psychrobacter sp.CSW4 با استفاده از روش آماری تاگوچی بود.متغیرهایی که در فرایند زیست تبدیلی ایزواوژنول به وانیلین در نظر گرفته شدهاند، عبارتاند از:غلظت اولیهی ایزواوژنول، غلظت اولیهی بیومس سلولی، سوبستراهای کمکی (گلیسرول، عصاره مخمر و تریپتون)، غلظت اولیهی نمک سدیم کلراید و یونهای فلزی(مس، روی و کبالت).برای موارد متغیر مذکور، آرایهی متعامد مناسب L18 طراحی شد.وانیلین تهیه شده از ایزواوژنول در مخلوط واکنش زیست تبدیلی با استفاده از روش HPLC تخمین زده شد.بهینهسازی فرایند زیست تبدیلی به وسیلهی روش تاگوچی نشان داد که عوامل با تأثیر معناداری بر بیوترانسفورماسیون ایزواوژنول به وانیلین با میزان اهمیت (به ترتیب) غلظت اولیهی نمک سدیم کلراید، غلظت اولیهی ایزواوژنول، سوبسترای کمکی گلیسرول، یون فلزی کبالت و غلظت اولیه بیومس سلولی بودند.تحت شرایط بهینه در سطوح انتخاب شدهی این فاکتورها، ماکزیمم غلظت وانیلین 016/1 گرم در لیتر(با راندمان مولی 8/43 درصد) پس از 24 ساعت واکنش زیست تبدیلی تخمین زده شد.بر اساس یافتههای حاصل از این پژوهش، چنانچه بهینهسازی ترکیبات محیط کشت برای بالانس نمودن رشد سلولی و میزان تولید وانیلین انجام گیرد، میتوان به راندمانهای پذیرفتنی بدون استفاده از مواد سمی غیرمجاز و یا اضافه نمودن موادی که مستلزم صرف هزینههای بالای اقتصادی هستند، دست یافت.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Optimization of Bio-Vanillin with Native Isolated Psychrobacter sp. Strain CSW4 Using the Taguchi Method under Resting Cells
نویسندگان [English]
- Marahem Ashengarf
- Eraj Nahvi
- Jahanshir Amini
چکیده [English]
In the recent years, the use of microbial biotransformation processes to achieve specific properties of vanillin and access to the natural vanillin origin has been a lot of attention. In the present study, Taguchi method was employed for optimizing the biotransformation of isoeugenol to vanillin under resting cells of native isolate Psychrobacter sp. strain CSW4. Five factors, i.e. initial isoeugenol concentration, initial dry biomass, co-substrates (glycerol, yeast extract and tryptone), initial NaCl concentration and metal ions (Cu, Zn and Co, were selected and experiments based on an orthogonal array layout of L18 were performed. Vanillin produced in the biotransformation reaction mixture was analyzed by HPLC method. Optimization of the process by Taguchi method showed that highest impact factors with importance priority of NaCl concentration, initial isoeugenol concentration, glycerol as substrate, cobalt ion and initial dry biomass were determined as optimum conditions for the biotransformation isoeugenol into vanillin, respectively. Under these optimized conditions, the highest vanillin concentration (1.016 g/L) obtained after 24-h reaction biotransformation. The molar yield of vanillin produced from isoeugenol was 43.8 %. Results of this study indicate that if optimization of medium composition is performed to balance the cell growth and vanillin amount, reasonable yields of vanillin have been achieved, without addition of any toxic organic solvent or other chemicals which increase the cost of production.
کلیدواژهها [English]
- Isoeugenol
- Taguchi method
- Microbial bioconversion
- Vanillin
- Psychrobacter sp. CSW4