SUPERVISOR
Amirhossein Khoshgoftarmanesh,Abdol reze Hajipour,Majid Afyuni,Sabihe Soleimanianzad
امیرحسین خوش گفتارمنش (استاد راهنما) عبدالرضا حاجی پور (استاد مشاور) مجید افیونی مبارکه (استاد مشاور) صبیحه سلیمانیان زاد (استاد راهنما)
STUDENT
Fatemeh Bayat
فاطمه بیات
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
Optimizing Acidic Blood Hydrolysis to Produce Iron Aminochelates
Environmental pollution resulted from excess accumulation of wastes by the growing population is a seriouse concern worldwide. Sloutherhouse wastes including blood are considereed as improtant sources of environmental pollution particularly in Iran. Now, most of these wastes are disposed by landfilling or dumping, which leads to several environmental problems. The aim of this research work was to find a modern and economic method to recycle slautherhouse blood and reduce the corresponding environmental problems. The possiblity of amino acid extraction from slaugherhouse blood in order to synthesis of metal amino chelates as Fe fertilizer source was tesed. The experiment was conducted in two parts. In the first part, fresh blood samples were collected at different times from slautherhouses of Najaf-Abad in Isfahan province and Parto in Qom province. The blood sampes were hydrolyzed with HCl (acidic hydrolysis) and NaOH (alkaline hydrolysis) at three concentrations (1, 3, and 6 M), four temperatures (5, 120, 180, and 200 0 C) and six reaction times (1, 5, 6, 12, 24 , and 48 h). Based on the results obtained, temperature as the most effective factor, significantly affceted the recovery of amino acids from blood hydrolysis and increasing the temperature from 50 0 C to 180 0 C resulted in higher amino acid concentrations in the extracts. Despite of the reaction temperature and time, increasing concentration of HCl from 1 M to 3 M reslted in lower extraction of amino acids from the whole blood. The highest amino acids were extracted from the hydrolysis of blood with HCl 6 M at 200 0 C for 6 h. In the second part, Fe-amino acid chelate was synthesized using the amino acids extracted from the slaughterhouse blood (Fe-BAA) and its efficacy to supply Fe was compared with FeEDTA, Fe-lysin (Fe-Lys), and Fe-methionine (Fe-Met). Three indivisual nutrient solution experiments, each one as completely block design in triplicates was conducted. In the first experiment, different Fe chelates were used in nutrient solutions (root uptake) as Fe source, in the second experiment, Fe chelates were used as foliar application for the plants grown at the Fe-free nutrient solution and in the third experiment, Fe chelates were added to the Fe-free nutrient solution after appearance of Fe-deficiency symptoms. At harvest, shoot and root dry mass, leaf concentration of Fe, Zn, Mn, chlorophyll a and b and caretoneoides as well as activity of Fe-depending enzymes i.e., catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) were measured. Application of Fe, regardless of applied source, significantly enhanced shoot dry mass of corn as compared with the control. In the second and third experiments, the highest root and shoot dry mass was obtained by Fe-BAA. The lowest shoot and root dry mass was produced at the Fe-Met treatment. At all Fe treatments except control (Fe-free treatment), shoot Fe concentration was higher than its critical deficiency level while Fe-chlorosis symptoms were observed on the plants supplied with FeEDTA and Fe-Met. The plants supplied with Fe-BAA had the highest activity of CAT and APX and chlorophyll concentration. The intensity of chlorosis symptoms was corrlated with leaf chlorophyll concentration. In experiments 2 and 3, activity of CAT in the plants supplied with Fe-BAA was significantly higher than those supplied with FeEDTA and the control plants. According to the results, Fe-chelate synthesized with blood amino acids might be used as a suitable source of Fe for plants. Keywords: Amino acid, Ascorbate Peroxidase, Catalase, Fe-chelate, Hydrolysis, Slaughterhouse blood.
امروزه افزایش جمعیت سبب تولید بیش از حد ضایعات و آلودگی های زیست محیطی ناشی از آن ها شده است. پسماندهای کشتارگاهی از جمله خون، بار آلودگی بسیار بالایی داشته اما مدیریت صحیحی برای حذف این آلودگی ها در کشور وجود ندارد. این مطالعه با هدف بررسی امکان استفاده از خون کشتارگاه به عنوان منبع اسیدآمینه برای تولید آمینوکلات های فلزی به عنوان منبع آهن مورد نیاز گیاه و ارائه ی راهکاری جدید و اقتصادی جهت کاهش آلودگی محیط زیست در دو بخش مجزا انجام شد. بخش اول پژوهش در قالب طرح کاملاً تصادفی به صورت فاکتوریل با سه تکرار انجام شد. نمونه ی خون از کشتارگاه نجف آباد واقع در 30 کیلومتری غرب اصفهان و پرتو واقع در منطقه دام شهر شهرستان قم تهیه شد. هیدرولیز خون با سه غلظت (1، 3 و 6 مولار) اسیدکلریدریک و سدیم هیدروکسید در زمان ها (1، 5، 6، 12، 24 و 48 ساعت) و دماهای مختلف (50، 120، 180 و 200 درجه سلسیوس) انجام شد. نتایج بدست آمده در این بخش نشان داد دما مهمترین عامل تاثیرگذار بر واکنش های هیدرولیزی می باشد به طوری که افزایش دما سبب افزایش معنی دار عملکرد حاصل از هیدرولیز شد. افزایش دما سبب کاهش معنی دار زمان انجام واکنش هیدرولیزی شد. افزایش غلظت اسید مصرفی از 1 به 3 مولار در تمامی زمان ها و دماهای کاربردی سبب کاهش مقدار اسیدآمینه استخراج شده از کل خون شد. به طور کلی نتایج نشان داد بیشترین مقدار اسیدآمینه استخراجی از خون در دمای 200 درجه hy;ی سلسیوس در غلظت 6 مولار اسید کلریدریک و زمان 6 ساعت بدست آمد. در بخش دوم کارایی کلات سنتز شده از اسیدآمینه های استخراجی از خون بر تامین آهن مورد نیاز گیاه در مقایسه با سایر کلات های آهن (آمینوکلات متیونین، آمینوکلات لیزین و سکوسترین آهن) در سه آزمایش جداگانه مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در محیط آبکشت انجام شد. چهار منبع آهن (آمینوکلات متیونین، آمینوکلات لیزین، کلات سنتز شده و سکوسترین آهن) به سه صورت جذب ریشه ای از محلول غذایی (آزمایش اول)، تغذیه ی برگی آهن (آزمایش دوم) و برطرف کردن کمبود آهن پس از بروز نشانه های کمبود در گیاه از طریق افزودن به محلول غذایی اعمال شد. پس از برداشت گیاه، شاخص های وزن خشک ریشه و شاخساره، غلظت آهن، روی، منگنز، کلروفیل a، b و کارتونوئید و فعالیت آنزیم های کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد نحوه ی کاربرد کلات های مختلف تاثیر متفاوتی بر فاکتورهای مختلف رشد داشت. استفاده از منابع مختلف آهن سبب افزایش معنی دار وزن خشک اندام هوایی در مقایسه با شاهد شد. بیشترین مقدار وزن خشک اندام هوایی درآزمایش دوم و سوم با کلات سنتز شده با اسیدآمینه استخراجی از خون مشاهده شد. کمترین مقدار وزن خشک اندام هوایی و ریشه در گیاهان تیمار شده با آمینوکلات متیونین مشاهده شد. غلظت کل آهن موجود در گیاه ذرت در تمامی تیمارها به غیر از شاهد در محدوده ی کفایت آهن در گیاه قرار داشت اما نشانه های کمبود آهن در برخی تیمارها مشاهده شد. نتایج نشان داد بیشترین غلظت کلروفیل برگ با کلات سنتز شده با اسیدآمینه های خون مشاهده شد. غلظت کلروفیل برگ با شدت زرد برگی گیاهان همخوانی نشان داد. از طرفی فعالیت آنزیم کاتالاز به عنوان شاخصی از آهن فعال در گیاهان تیمار شده با کلات سنتزی با اسیدآمینه های استخراج شده از خون تفاوت معنی داری با سکوسترین آهن و تیمار بدون آهن در آزمایش دوم (تغذیه ی برگی) و سوم (برطرف کردن کمبود آهن پس از بروز نشانه های کمبود گیاه از طریق جذب ریشه ای) نشان داد. به طور کلی نتایج نشان داد کلات سنتزشده با اسیدآمینه های استخراجی از خون می تواند منبعی مناسب جهت تامین آهن مورد نیاز گیاه باشد. کلمات کلیدی: خون، هیدرولیز اسیدی، اسیدآمینه، کلروفیل، کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز