عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی تولید کفیران از ضایعات کارخانجات صنایع غذایی به روش Response Surface Methodoligy
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6183;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66444
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- سحر زنگنه
- استاد راهنما
- فرامرز خدائیان چگنی
- چکیده
- افزایش تقاضا برای پلیمرهای طبیعی بمنظور کاربردهای متفاوت صنعتی در سال¬های اخیر منجر به افزایش توجه به تولید اگزوپلی¬ساکاریدها بوسیله¬ی میکروارگانیسم¬ها شده است. هدف از این پژوهش جداسازی و شناسایی باکتری تولید کننده¬ی اگزوپلی¬ساکارید کفیران از دانه کفیر ایرانی و سپس بهینه¬سازی تولید کفیران از ضایعات صنعت غذا و بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی آن است. به¬منظور شناسایی باکتری مولد کفیران ) لاکتوباسیلوس کفیرانوفاسینز( از روش¬های فنوتیپی و توالی¬یابی بخشی ژن 16S rDNA استفاده شد. بهینه-سازی تولید کفیران توسط این باکتری با استفاده از روش سطح پاسخ و طرح باکس-بنکن در طی دو مرحله انجام شد. در ابتدا، بهینه¬سازی شرایط محیطی (دما، pH، سرعت هم زدن محیط کشت) تولید این اگزوپلی¬ساکارید در محیط سنتزی بر پایه آب پنیر صورت گرفت و نتایج نشان داد که بالاترین میزان تولید کفیران (g/L 144/1) در دمای 31 درجه¬ی سلسیوس، pH 7/5 و سرعت همزدن (rpm) 127، می¬باشد. در مرحله بعد بهینه¬سازی تولید کفیران در ضایعات کارخانجات صنایع غذایی به¬عنوان منبع کربنی و نیتروژنی انجام شد که نتایج نشان داد بالاترین میزان کفیران ( g/L588/0) در غلظت لاکتوز آب پنیر 7/6 % (w/v) و پروتئین آب استیپ 4/2 % (w/v) در pH برابر 7/5 تولید می¬شود. بررسی طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) کفیران تولید شده در شرایط بهینه، نشانگر حضور گروه¬های کربوکسیل، هیدروکسیل و آمید در ساختار آن بود که نمایانگر ساختار هتروپلیمریک این پلی¬ساکارید می-باشد. وزن مولکولی این پلیمر با استفاده از کروماتوگرافی فیلتراسیون ژلی در حدود 106× 1/1 دالتون اندازه¬گیری شد و آنالیز رفتار رئولوژیکی محلول¬های کفیران نشان داد که با افزایش غلظت محلول کفیران به بالاتر از 1/0 % (w/v) مدل جریان محلول از نیوتنی به سودوپلاستیک تغییر می¬کند. همچنین در بررسی خصوصیات حرارتی که توسط تجزیه وزن سنجی حرارتی (TGA) انجام شد مشخص شد دمای بالای تخریب حرارتی برای این اگزوپلی-ساکارید می¬تواند امکان استفاده از آن در صنایع مختلف لبنی با فرآیند¬های حرارتی بالا را فراهم آورد.
- Abstract
- The increased demand for natural polymers for various industrial applications in recent years has led to a renewed interest in exopolysaccharide (EPS) production by microorganisms. The objectives of this research were to isolate and identify the exopolysaccharide (kefiran) producing bacteria from Iranian kefir grain and optimization of kefiran production in waste-product of food industry and also, characterization of physicochemical properties of produced kefiran. The exopolysaccharide producing bacterium (Lactobacillus kefiranofaciens) isolated and identified by combination of phenotypic and 16S rDNA gene partial sequencing methods. Box-Behnken Design of response surface methodology was employed to optimize the culture conditions in two steps. First, environmental conditions (temperature, pH and agitation rate), in synthetic cheese whey substrate has been studied and results showed that, for maximum kefiran production (1.144 g/L), optimization condition including temperature, pH and agitation rate were 31°C, 5.7 and 127 rpm, respectively. In the next step, optimization of kefiran production in waste-product of food industry as carbon and nitrogen resources was investigated. Our results showed that 6.7 % (w/v) lactose and 2.4 % (w/v) proteins at initial pH 5.7 led to the maximum production of kefiran (0.588 g/L) in mixture of whey and steep water. FT-IR spectroscopy of isolated kefiran revealed the presence of carboxyl, hydroxyl, and amide groups, which correspond to a typical heteropolymeric polysaccharide. molecular weight measured by gel filtration chromatography was about 1.1×106 Da and analysis of rheological behavior of kefiran solution showed that increasing concentration of kefiran solution upper than 0.1% changed the flow model of solution from newtonian to pseudoplastic. Also, thermogravimetric analysis results of the produced kefiran revealed that, high thermal degradation of this exopolymer, have application potential for dairy industry with high thermal processes.
