Skip to main content
SUPERVISOR
Sabihe Soleimanianzad,Nafiseh Bakhshi afarani
صبیحه سلیمانیان زاد (استاد راهنما) نفیسه بخشی آفارانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
MERSEDE SHIEHNEJAD
مرسده شیعه نژادنفوتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Optimizing bioemulsifier production using culture of Lactobacillus plantarum subsp. plantarum PTCC 1896 and rice bran by response surface methodology
Despite the numerous benefits of natural emulsifiers derived from microorganisms called bioemulsifiers, large-scale production using chemical culture medium is not cost-effective in terms of manufacturing process. Therefore, it can be possible to increase the production level of bioemulsifiers using inexpensive substrates and experimental designs. The aim of this study was to investigate the increase of bioemulsifier production by Lactobacillus plantarum su. plantarum PTCC 1896 (probiotic bacteria) and the culture medium of rice bran hydrolyzate extract. At this stage, the bioemulsifier produced by the bacterium was purified and identified. Then using Fourier transform infrared spectroscopy and gel permeation chromatography as well as determination of the chemical composition of the bioemulsifier, the functional group and the molecular structure, it was found that the bioemulsifier in this study was a combination of 86.2% polysaccharide and 14.7% of the protein with a high molecular weight of about 1.56×10 6 Dalton is soluble in water. In the next step, experimental designs were used to increase the production of bioemulsifier, in order to determine the effective factors first, the fractional factorial design using 5 independent factors of temperature, reducing sugar, agitation, tween 80 and yeast extract with Two levels were performed. The results of this study showed that the agitation factors and the interactions of Tween 80 and yeast extract had a significant effect (p 0.05) on biomolecular production. Then these three factors were evaluated for optimization at three levels by Response Surface Methodology (RSM) and Central Composite Design (CCD). In this method, the effect of each factor on the biomolecular production was investigated. The results of optimization showed that the amount of production yield predicted by the model did not differ significantly from the experimental value obtained from the practical test and the model set with p 0.0001 can be well used to increase bioemulsifier production yield used with the optimal amount. Finally, the optimum conditions for bioemulsifier production on the culture medium of hydrolyzed rice bran extract using Lactobacillus plantarum su. plantarum PTCC 1896 to achieve maximum production yield with concentration of 4 g/l yeast extract, 0.8 g/l tween 80 and amount 100 rpm agitating was achieved. The amount of bioemulsifier increased from 0.3 g/l before optimization to 0.69 g/l after the practical test and after optimization.Generally, the results of this study showed that increasing the yield of bioemulsifier production by Lactobacillus plantarum probiotic bacteria and low-cost waste reduces production costs in order to make production processes more economical and will lead food industries to use natural emulsifiers. Keywords: Bioemulsifier, Lactobacillus plantarum , Probiotic bacteria, Rice bran
علی رغم مزایای بی شمار امولسیفایر های طبیعی مشتق شده از میکرو ارگانیسم ها به نام بیوامولسیفایر ها، تولید در مقیاس بزرگ و با استفاده از محیط کشت های شیمیایی از لحاظ فرآیند تولیدی مقرون به صرفه نیست. بنابراین می توان با استفاده از سوبسترا های ارزان قیمت و طرح های آزمایشی، سطح تولید بیوامولسیفایر ها را افزایش داد. در این تحقیق به بررسی افزایش سطح تولید بیوامولسیفایر توسط لاکتوباسیلوس پلانتاروم زیرگونه پلانتاروم PTCC 1896 (باکتری پروبیوتیک) و محیط کشت عصاره هیدرولیزی سبوس برنج پرداخته شد. در این مرحله بیوامولسیفایر تولید شده توسط باکتری مورد نظر خالص سازی و شناسایی شد. سپس با استفاده از آزمایش های طیف سنج تبدیل فوریه مادون قرمز و کروماتوگرافی نفوذ ژل و همچنین تعیین ترکیب شیمیایی بیوامولسیفایر، گروه عاملی و ساختار مولکولی بررسی و مشخص شد که بیوامولسیفایر موجود در این تحقیق، ترکیبی از 2/86 درصد پلی ساکارید و 7/14 درصد پروتئین با وزن مولکولی تقریبا زیاد 10 6 ×56/1 دالتون و به صورت محلول در آب است. در مرحله بعد جهت افزایش میزان تولید بیوامولسیفایر از طرح های آزمایشی استفاده شد، بدین صورت که ابتدا جهت تعیین فاکتور های موثر، طرح فاکتوریل جزئی با استفاده از 5 فاکتور مستقل دما، قند احیا، دور همزدن، توئین 80 و عصاره مخمر در دو سطح انجام شد. نتایج این طرح نشان داد که فاکتور های دور همزدن و اثرات متقابل فاکتور های توئین 80 و عصاره مخمر، اثر معنی داری (05/0 p) بر تولید بیوامولسیفایر دارند. سپس این 3 فاکتور به منظور بهینه سازی در سه سطح با روش سطح پاسخ (RSM) و طرح مرکب مرکزی (CCD) مورد ارزیابی قرار گرفتند. در این روش اثر هر کدام از عوامل بر میزان تولید بیوامولسیفایر بررسی شدند. نتایج حاصل از بهینه سازی نشان داد که مقدار راندمان تولیدی پیش بینی شده توسط مدل با مقدار تجربی به دست آمده از آزمون عملی، اختلاف معنی داری ندارد و مدل تعیین شده با 0001/0 p به خوبی می تواند برای افزایش راندمان تولید بیوامولسیفایر با مقدار مطلوب مورد استفاده قرار گیرد. همچنین نتایج نشان داد که در روش سطح پاسخ با کاهش مقدار دور همزدن و افزایش غلظت های توئین 80 و عصاره مخمر، راندمان تولید بیوامولسیفایر به مقدار بیشینه خود رسید. در نهایت، مناسب ترین شرایط تولید بیوامولسیفایر بر روی محیط کشت عصاره هیدرولیزی سبوس برنج با استفاده از لاکتوباسیلوس پلانتاروم زیرگونه پلانتاروم PTCC 1896 برای رسیدن به بیشینه راندمان تولیدی با غلظت 4 گرم بر لیتر عصاره مخمر، 8/0 گرم بر لیتر توئین 80 و مقدار دور همزدن rpm 100 به دست آمد. مقدار بیوامولسیفایر تولیدی از 3/0 گرم بر لیتر قبل از بهینه سازی به 69/0 گرم بر لیتر بعد از انجام آزمون عملی و پس از بهینه سازی افزایش یافت. به طور کلی نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که افزایش میزان راندمان تولید بیوامولسیفایر توسط باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس پلانتاروم و ضایعات ارزان قیمت، هزینه تولید را به منظور مقرون به صرفه کردن فرآیند های تولیدی کاهش داده و صنایع غذایی را به سمت استفاده از امولسیفایر های طبیعی سوق خواهد داد. کلمات کلیدی: بیوامولسیفایر، لاکتوباسیلوس پلانتاروم ، باکتری پروبیوتیک، سبوس برنج

ارتقاء امنیت وب با وف بومی