Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammadhadi Jazini dorcheh,Keikhosro Karimi
محمد هادی جزینی (استاد مشاور) کیخسرو کریمی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Ameri
علی عامری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Xanthan Gum Production from Cedar and Elm by Pretreatment with Phosphoric acid
Xanthan gum is an important natural polysaccharide, which is industrially produced by various strains of Xanthamonas bacteria. In this study, two different types of wood were used for the production of xanthan gum, since the wood wastes are often a mixture of softwoods and hardwoods. Using lignocellulosic materials as a substrate helps to reduce the price of the finished product, besides reducing the environmental concerns. To improve the yield of xanthan production from the wood, pretreatment with dilute and concentrated phosphoric acid was conducted. The dilute acid pretreatment was conducted at high temperatures (140, 160 and 180 ° C) with liquid to solid ratio of 8 to 1 w / w for 10 and 20 min, whereas the concentrated acid treatment was conducted at 60 ° C for 1, 2 and 3 h. The highest amounts of 20 and 22 g per liter sugar were respectively released from cedar wood and elm wood after pretreatment by concentrated phosphoric acid. The highest yields of glucose from the dilute acid pretreated wood were occurred after treatment with 2% phosphoric acid at 160 ° C for 10 min. The compositional analysis showed that the pretreatment with phosphoric acid reduced hemicellulose and lignin and increased the glucan fraction of the samples. The results of FTIR and SEM analyses showed a dramatic drop in crystallinity index and increase in the porosity and surface area available for enzyme, leading to the increased enzymatic hydrolysis efficiency. The sugar solution obtained was used as a source of glucose for xanthan production. Pure glucose was used to compare xanthan production efficiency. The highest xanthan production yield of 4.25 and 5.25 gram were obtained from 100 g of cedar and elm, respectively. The yields were similar to yield from glucose. The results of FTIR analysis of the produced xanthan and commercially available xanthan showed similar properties. Keywords : Xanthan gum, Acid pretreatment, Xanthomonas Campestris , Phosphoric acid, Cedar and Elm
صمغ زانتان یک پلی ساکارید طبیعی و مهم صنعتی است که توسط گونه‌های مختلف باکتری زانتاموناس تولید می‌شود. در این پژوهش چوب برای تولید صمغ زانتان استفاده شد. به‌کارگیری مواد لیگنوسلولزی به‌عنوان سوبسترا کمک شایانی در کاهش قیمت تمام‌شده محصول می‌کند. چوب درختان به دلیل اینکه سوبسترای قابل‌دسترسی است و استفاده از پس‌مانده‌های چوبی با اهداف زیست‌محیطی ناسازگاری‌ ندارد، به نظر می‌رسد که می‌تواند سوبسترای خوبی جهت تولید زانتان باشد. با توجه به اینکه ضایعات چوبی غالباً مخلوطی از نرم‌چوب‌ها و سخت‌چوب‌ها هستند به همین علت از یک نرم‌چوب و سخت‌چوب در این پژوهش استفاده شد. همچنین برای پیش‌فراوری از اسید فسفریک رقیق و غلیظ با نسبت 8 به 1 سوبسترا (وزنی/وزنی) در دماهای بالا (140،160 و 180) درجه سانتی‌گراد برای اسید رقیق و دمای پایین 60 درجه سانتی‌گراد برای اسید غلیظ در زمان‌های (10 و 20) دقیقه و همچنین زمان‌های 1،2 و 3 ساعت استفاده شد. بیشترین میزان قند آزادشده با پیش‌فراوری اسید فسفریک غلیظ برای چوب سرو 20 گرم بر لیتر و برای چوب نارون 22 گرم بر لیتر در زمان 60 دقیقه مشاهده شد. بیشترین بازده گلوکز تولیدی برای پیش‌فراوری‌های با اسید رقیق در غلظت 2 درصد اسید فسفریک در دمای 160 درجه سانتی‌گراد برای مدت‌زمان 10 دقیقه به دست آمد و مقدار آن 60% بود؛ بعلاوه بیشترین بازده هیدرولیز آنزیمی برای نمونه‌های سرو و نارون پیش‌فراوری شده با اسید غلیظ به دست آمد که درصد آن‌ها 78 و 88 درصد گزارش شد. از محلول‌های قندی به‌دست‌آمده به‌عنوان منبع کربن برای باکتری زانتاموناس جهت تولید زانتان استفاده شد. همچنین از گلوکز خالص به‌عنوان شاهد و مقایسه بازدهی تولید زانتان از چوب‌های حاصل از آبکافت استفاده شد. نتایج حاصل از آنالیز ترکیبات کربوهیدرات و لیگنین نشان داد که پیش‌فراوری با اسید فسفریک منجر به کاهش لیگنین و همی‌سلولز و افزایش گلوکان نمونه‌ها شد. نتایج حاصل از آزمون FTIR و تصاویر SEM برای نمونه چوب‌های پیش‌فراوری شده و مقایسه با نمونه‌های پیش‌فراوری‌نشده نشان‌دهنده کاهش شاخص بلورینگی و افزایش تخلخل و سطح در دسترس برای آنزیم در هیدرولیز آنزیمی بود که منجر به افزایش بازدهی هیدرولیز شد. میزان تولید زانتان با پیش‌فراوری با اسید فسفریک رقیق در بهینه غلظت 2 درصد اسید و دمای 160 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 دقیقه به دست آمد که برای چوب سرو 25/4% گرم بر لیتر زانتان و برای چوب نارون 25/5% گرم بر لیتر زانتان به ازای گرم سوبسترای مصرفی حاصل شد. بیشترین بازده زانتان تولیدی 3/10 گرم زانتان به ازای 100 گرم سوبسترای چوب نارون و 87/9 گرم زانتان برای 100 گرم چوب سرو توسط پیش‌فراوری با اسید فسفریک غلیظ 85% به دست آمد که مشابه با زانتان تولیدی از گلوکز بودند. نتایج حاصل از آزمون FTIR برای نمونه زانتان تولیدی و نمونه زانتان استاندارد خریداری‌شده خلوص خوب زانتان تولیدی و تطابق خواص نمونه تولیدشده را با نمونه شاهد نشان داد. واژه‌های کلیدی: صمغ زانتان، پیش‌فراوری اسیدی، زانتاموناس کمپستریس، فسفریک اسید، چوب سرو و نارون

ارتقاء امنیت وب با وف بومی