تولید بیولوژیکی اسید لاکتیک از چوب درخت کاج با استفاده ازقارچ و بهینه سازی شرایط فرآیند

در نیمه دوم قرن بیستم اسید لاکتیک به عنوان یک ماده برای سوخت و ساز بدن و نیز ماده ای پر کاربرد در انواع صنایع نظیر ساخت ابزار آلات پزشکی، دارویی، غذایی و چرم سازی شناخته شد. اسید لاکتیک نوع l(+) در صنایع غذایی و دارویی و اسید لاکتیک نوع d(-) در صنایع چرم سازی و نساجی و نوع پلیمری اسید لاکتیک(pla) در موارد بالینی و ساخت ابزار آلات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. منابع قابل استفاده برای تولید اسیدلاکتیک انواع قندها مانند لاکتوز، نشاسته و مواد لیگنوسلولزی می باشد. در این پروژه تولید اسید لاکتیک با روش بیولوژیکی از سوبسترای چوب درخت کاج بررسی شده است. چوب درخت کاج که یک ماده لیگنوسلولزی می باشد ابتدا با استفاده از روش های پیش فرآوری و هیدرولیزآنزیمی به مواد قابل تخمیر( قندها) توسط میکروارگانیسم تبدیل شد. ترکیبات لیگنوسلولزی دارای سه قسمت عمده همی سلولز (پلیمر قندهای پنج کربنی و ششش کربنی)، سلولز (پلیمر گلوکز) و لیگنین می باشند. بدین منظور ابتدا چوب درخت کاج تحت دو فرآیند پیش فرآوری قرار گرفت تا برای تبدیل به مواد قندی قابل تخمیر توسط قارچ با روش هیدرولیز آنزیمی آماده شود. روش های پیش فرآوری شامل روش پیش فرآوری اسید فسفریک غلیظ و روش پیش فرآوری قلیایی توسط سود بودند. سپس چوب درخت کاج پیش فرآوری شده با دو روش فوق توسط دو آنزیم سلولاز و بتا-گلوکسیداز به قندهای قابل تخمیر توسط میکروارگانیسم ها تبدیل شد. قندهای قابل تخمیر به وسیله دو قارچ رایزوپوس اورایزه و رایزوپوس میکروسپوروس تخمیر شدند. یک نمونه چوب درخت کاج خام به عنوان نمونه شاهد بدون هیچ عملیات پیش فرآوری نیز مستقیماً هیدرولیز آنزیمی و تخمیر شد. اندازه گیری ترکیبات نشان داد که گلوکان ( پلیمر قند گلوکز) حاصل از روش پیش فرآوری سود بیشترین مقدار و برابر 2/43 درصد است و گلوکان حاصل از روش پیش فرآوری اسید فسفریک برابر 3/40 درصد است. درصد فوق برای چوب درخت کاج بدون پیش فرآوری برابر8/35 درصد بدست آمد. در مرحله هیدرولیز آنزیمی، بازده تئوری گلوکز روی سوبسترای بدست آمده با پیش فرآوری اسید فسفریک بیشترین مقدار و برابر 5/76 درصد و برای پیش فرآوری با سود 31 درصد بدست آمد. این مقادیر برای سوبستراهای چوب درخت کاج برابر9/9 درصد بدست آمد. در مرحله تخمیر بیشترین بازده تولید اسید لاکتیک برای قارچ رایزوپوس اورایزه برای پیش فرآوری با اسیدفسفریک برابر 326 گرم اسیدلاکتیک به کیلوگرم گلوکز تئوری و برای پیش فرآوری با سود برابر 151 گرم اسیدلاکتیک به کیلوگرم گلوکز تئوری بود و بیشترین بازده تولید اسید لاکتیک برای قارچ رایزوپوس میکروسپوروس برای پیش فرآوری بااسید فسفریک برابر 122 گرم اسیدلاکتیک به کیلوگرم گلوکز تئوری و برای پیش فرآوری با سود برابر 39 گرم اسیدلاکتیک به کیلوگرم گلوکز تئوری است.