با توجه به بحران کمبود آب و این نکته که صنعت قند یکی از صنایع پرمصرف آب می باشد و پساب حاصل از آن دارای بار آلی (cod) بالایی بوده، لزوم زیست تجزیه پذیر بودن آن قبل از رها سازی در محیط زیست امری ضروری است. قسمت عمده پساب کارخانه قند شاهرود، دوغاب گل کربنات کلسیم حاصل از تصفیه شربت و نیز زیرآب دیگ های بخار می باشد که با وجود نرخ بالای مواد آلی (cod) بدلیل غلظت بالای املاح معدنی خصوصاٌ کلسیم و منیزیوم، bod5 بسیار پایین داشته و قابلیت تجزیه بیولوژیکی را ندارد. در این مطالعه با بکارگیری روش حذف املاح معدنی خصوصا کلسیم توسط رزین کاتیونی هیدروژنی، که در کنار آن کاتیون های ضروری برای رشد میکروارگانیسم ها مثل آمونیوم و فسفر نیز حذف می شوند، پس از آزمایشات با ترکیبات مختلف این نتیجه حاصل شد که با افزودن مواد مغذی اصلی یعنی نیتروژن و فسفر بصورت ترکیبات آلی مانند اوره به میزان 1 g/lو فسفات دی آمونیوم به میزان 0.3 g/l، پساب قابلیت تجزیه بیولوژیکی را بدست می آورد. استفاده از منابع معدنی نیتروژن مثل کلرید آمونیوم تاثیری در رشد میکروارگانیسم ها نشان نداد. یک پیشنهاد برای کاهش حجم پساب در بهره برداری شکر خام استفاده از فیلترهای ممبران می باشد. جالب اینکه پساب کارخانه در زمان بهره برداری چغندری کارخانه بدلیل غنی بودن از مواد مغذی قابل مصرف توسط میکروارگانیسم ها خصوصا فسفر و ترکیبات نیتروژنی آلی، با وجود غلظت بالای یون کلسیم باز هم پتانسیل بسیار بالایی برای تصفیه بیولوژیکی از خود نشان داد، لذا بکارگیری روشهای تصفیـــــه بی هوازی خصوصا راکتور uasb و هوازی در کنار یکدیگر می تواند با راندمان بالای حذف مواد آلی موجود در پساب، امکان رها سازی این پساب را پس از تصفیه به محیط زیست بدهد.

هیدرولیز اسید رقیق سبب آزاد سازی قند های موجود در ساختار همی سلولزی می شود، اگر چه در این میان سبب ایجاد ترکیبات ممانعت کننده ای مانند فورفورال و مشتقات شکست لیگنین می شود. بنابراین داشتن میکرارگانیسمی با فعالیت زایلانازی و مقاوم نسبت به ترکیبات ممانعت کننده می تواند سبب افزایش بازده تولید اتانول شده و قیمت تولید آن را قابل رقابت با بنزین کند. به منظور جداسازی مخمر های تجزیه کننده زایلان، محیط های طبیعی مانند زمین های کشاورزی و بقایای پوسیده ی گیاهان نمونه برداری شدند. اتانول تولیدی به منظور انتخاب مخمر برتر اندازه گیری شد و 5 مخمر برتر با روش های مورفولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی شناسایی شدند. اتانول تولیدی مخمر های برتر در محیط حاوی هیدرولیزات باگاس نیشکر مورد ارزیابی قرار گرفت و مخمر 26 به عنوان سویه ی برتر انتخاب شد. طراحی آزمایشات جهت انتخاب بهترین محیط که حاوی ترکیبات ارزان قیمت جهت تولید اتانول باشد، انجام شد. نتایج حاکی از آن بود که ایجاد سازش در سوش 26 در محیط های حاوی هیدرولیزات باگاس ×2 (دوبار تغلیظ) سبب بهبود تولید اتانول شد. درنتیجه ی توانایی رشد بهتر و مصرف قند، غلظت اتانول تولیدی در نهایت بهg/lit 6 رسید.

لیپازها یا تری آسیل گلیسرول آسیل هیدرولازها، آنزیم هایی هستند که واکنش هیدرولیز تری گلیسریدها را در حد فاصل فاز آب-چربی و سنتز استرها را در محیط های با محتوای آب کم طی واکنش های استریفیکاسیون و ترانس استریفیکاسیون کاتالیز می کنند. امروزه لیپازهای میکروبی بویژه لیپازهای باکتریایی مقاوم به حرارت بدلیل پایداری در دماهای بالا و حلال های آلی و توانایی کاتالیز طیف گسترده ای از واکنش های تغییر و تبدیل زیستی، در بیوتکنولوژی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند و کاربرد وسیعی در صنایع غذایی و دارویی، صنایع روغنی، سنتز ترکیبات آلی و شوینده ها، تولید بیودیزل و تیمار پساب های روغنی دارند. در این پژوهش، جداسازی و غربال گری سویه های ترموفیل مولد آنزیم لیپاز با نمونه برداری از پساب داغ و روغنی کارخانه چیپس و با استفاده از محیط های غنی سازی و انتخابی مختلف انجام گرفت. سویه برتر sh3 با بیشترین میزان فعالیت لیپاز بر اساس روش مولکولی تعیین توالی 16s rdna و آزمون های بیوشیمیایی شناسایی شد و با آنالیز فیلوژنتیک نشان داده شد که 99% به گونه geobacillus stearothermophilus شباهت دارد. تولید آنزیم لیپاز بوسیله سویه برترsh3 بوسیله ترکیبی از روش یک عامل در یک زمان و رویکرد آماری پلاکت برمن بررسی و بهینه سازی شد و سینتیک رشد باکتری و تولید آنزیم لیپاز در محیط تولید بهینه شده، در مقیاس آزمایشگاهی و در فرمانتور مطالعه شد. خصوصیات آنزیم خام با تأثیر دما و ph های مختلف، یون های فلزی، حلال های آلی، دترجنت ها، سورفاکتانت ها و ترکیبات بازدارنده بر فعالیت و پایداری آن مورد ارزیابی قرار گرفت. دما و ph بهینه فعالیت آنزیم به ترتیب برابر c° 60 و 8 مشخص شد و پایداری قابل ملاحظه ای در دماهای c° 70-50 و ph های 11-8 مشاهده شد. در حضور یون های فلزی سدیم، منگنز، منیزیم و کلسیم، حلال های اتانول، متانول، پنتان، هگزان، ایزواکتان، تترادکان و پنتادکان و دترجنت یونی سدیم دی اکسی کلات فعالیت آنزیمی افزایش پیدا کرد ولی ترکیب فنیل متیل سولفونیل فلوراید (pmsf) فعالیت آنزیمی را به میزان 79% مهار کرد که این امر نشان می دهد لیپاز سویه sh3 به خانواده آنزیم های سرین هیدرولازی تعلق دارد. به منظور تغلیظ و خالص سازی نسبی آنزیم، از روش رسوب دهی با سولفات آمونیوم در غلظت های 90%-20% اشباع و برای نمک زدایی از دیالیز استفاده شد. غلظت بهینه سولفات آمونیوم، غلظت 70% اشباع بدست آمد که باعث خالص سازی آنزیم به میزان 01/18 برابر با فعالیت ویژهu/mg 70/69 و بازده 57/4% گردید. پروتئین های استخراج شده با رسوب دهی، بوسیله الکتروفورز غیر پیوسته ژل پلی آکریل آمید 12% حاوی sds، بررسی شدند و وزن مولکولی تقریبی آنزیم با الکتروفورز بر روی ژل پلی آکریل آمید به روش non-reducing sds-page و زایموگرام برابر 53/61 کیلودالتون تعیین شد. کارایی تثبیت آنزیم نسبی خالص شده نیز با بکارگیری روش ها و حامل های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین بازده تثبیت و بازده پروتئین کل بارگذاری شده، با تثبیت آنزیم بر روی حامل دی اتیل آمینو اتیل سلولز و بیشترین بازده فعالیت، با تثبیت آنزیم بر روی حامل های کیتوزان و کیتین حاصل شد.

امروزه به دلیل تقاضای رو به رشد سوخت های مایع از یک طرف و پدیده گرم شدن زمین و اثرات زیست محیطی سوخت های فسیلی از طرف دیگر، شاهد تمایل بیشتر به انرژی های تجدید پذیر هستیم. در این میان، زیست اتانول تولیدی از مواد لیگنوسلولزی، توجه بیشتری به خود جلب کرده است. در ایران سالانه بیش از دو میلیون تُن باگاس نیشکر از بین می رود. بنابراین باگاس نیشکر به عنوان ماده اولیه مناسب می تواند برای تولید اتانول استفاده شود. در این پژوهش در مرحله اول، پیش تیمار باگاس نیشکر برای رسیدن به تولید قند بیشتر و مواد بازدارنده کمتر، بهینه سازی شد. عوامل موثر دمای پیش تیمار و زمان ماند برای بهینه سازی آب کافت در نظر گرفته شد. بر اساس نتایج به دست آمده شرایط بهینه پیش تیمار دمای 161 درجه سانتیگراد و زمان ماند 1.5 دقیقه حاصل شد. در ادامه برای تولید اتانول از آب کافته باگاس، محیط کشت تخمیری پیکیا استیپیتیس بهینه شد. در این مرحله با محیط کشت حاوی 10 گرم بر لیتر شربت ذرت خیسانده، 2 گرم بر لیتر دی آمونیوم هیدروژن فسفات، 2 گرم بر لیتر اوره، 0.5 گرم بر لیتر منیزیم سولفات و 0.5 گرم بر لیتر پتاسیم دی هیدروژن فسفات، بیشینه مقدار اتانول به 6 گرم بر لیتر رسید. کشت هم زمان ساکارومایسیس سرویزیه و پیکیا استیپیتیس در فلاسک های 100 میلی لیتری با در نظر گرفتن نسبت سلول های پیکیا استیپیتیس به ساکارومایسیس سرویزیه، تعداد کل سلول و حجم محیط کشت برای سه محیط تخمیری از جمله آب کافته همی سلولز، آب کافته زی مایه ای و مخلوط آن دو انجام شد. نتایج نشان داد که در تخمیر آب کافته همی سلولز و مخلوط آب کافته ها، کشت پیکیا استیپیتیس از کشت هم زمان بهتر است، در حالی که شرایط بهینه کشت هم زمان آب کافته زی مایه ای در نسبت سلولی پیکیا استیپیتیس به ساکارومایسیس سرویزیه 85 به 15 و تعداد سلول 8^10*6.8 و حجم 75 میلی لیتر حاصل شد. بررسی کشت متوالی ساکارومایسیس سرویزیه و سپس پیکیا استیپیتیس نشان داد که تولید اتانول این دو مخمر از تخمیر پیکیا استیپیتیس اتانول کمتری تولید می کند. با اضافه کردن مواد مغذی اولیه به مرحله دوم کشت متوالی و نیز تقطیر اتانول از آن، مقدار کلی اتانول تولیدی افزایش یافت. مدل سازی سینتیکی تخمیر پیکیا استیپیتیس با استفاده از چهار معادله رشد انجام شد. مدل ها به خوبی با داده های تجربی برازش شدند و ضرایب مربوط به هر مدل تعیین شد.

همانطور که میدانید، سالانه هزاران تن پوست پسته در کشور تولید می گردد که پوست پسته تولیدی محیط مناسبی برای رشد قارچ آسپرژیلوس فلاووس میباشد، قارچ نامبرده تولید کننده سم آفلاتوکسین است که اسپور قارچ و سم تولیدی به پسته صادراتی سرایت کرده و سبب افزایش میزان سم مزبور می گردد، که این خود یکی از دلایل عمده برگشت پسته صادراتی کشور می باشد. با توجه به مسائل ذکر شده، باید به طریقی مناسب و اقتصادی پوست پسته را از محیط خارج کرد که یکی از بهترین روشها، تولید خوراک دام یا کمپوست از پوست پسته می باشد. در این پایان نامه به بررسی خط تولید نیمه صنعتی خوراک دام از پوست پسته و برآورد اقتصادی طرح مزبور پرداخته شده است . روش بکار برده شده در این طرح، برای تولید خوراک دام از ضایعات پوست پسته، سیستم کشت جامد است و قارچ مورد استفاده، قارچ پلوروتوس ساجور-کاجور می باشد. ابتدا در محیط پوست پسته تاثیر منابع نیتروژن (نیترات آمونیوم-سولفات -آمونیوم-اوره)، فسفر و کربنات کلسیم بر رشد قارچ و همچنین میزان بذر لازم مورد مطالعه قرار گرفت ، سپس میزان اکسیژن مورد نیاز جهت تولید خوراک دام از پوست پسته (اکسیژن استوکیومتری و اکسیژن مورد نیاز برای تنظیم حرارن و رطوبت ) محاسبه گردید و در نهایت به بررسی اقتصاد طرح پرداخته شده است .

l - لیزین اسیدآمینه ای پرمصرف بوده و از نظر تولید صنعتی و مصرف غذایی در جهان رتبه دوم را در بین سایر اسیدهای آمینه داراست . این پروژه با بررسی تعدادی از پارامترها به تولید l - لیزین در فرمانتور 15 لیتری می پردازد. در مرحله بعد اثر مقدار هوادهی ، درون فرمانتور مورد آزمایش قرار گرفت . همچنین در این پروژه سینتیک رشد سلولها و مصرف قند نیز مورد بررسی قرار گرفته است که در فصلهای 3 و 4 ارائه شده است .

اسید آمینه ال - لیزین یکی از اسیدهای آمینه ضروری برای دام و طیور می باشد، لذا در تغذیه آنها به عنوان یک مکمل غذایی از اهمیت ویژه ای برخوردار است . امروزه متداولترین منایع تولید لیزین، میکروارگانیسمها و خصوصا باکتریهای دو گونه بروی باکتریوم و کورینه باکتریوم می باشند. به منظور افزایش تولید این اسید آمینه در باکتریهای فوق، از ایجاد جهش و گرینش در سویه های مناسب استفاده می شود. سویه هایی که بدین ترتیب جدا می شوند از قدرت تولید بالایی برخوردار هستند. در پروژه حاضر از brevibactrium linens ptcc 1603 برای تولید ال - لیزین استفاده شد. بدین منظور این باکتری در معرض uv و (n - methyl - n - nitrosoguanidine) ntg قرار داده شد تا پس از جهش زایی موتانتهای موردنظر جدا شوند. برای دستیابی به این موتانت (ها) چندین مرحله اصلی شدند: 1 - مقدار ال - لیزین تولید شده توسط سویه والد محاسبه شد (56/5 mg/l) 2 - منحنی مرگ این سویه در مقابل پرتوهای uv رسم شد و زمان و فاصله مناسب (اپتیمم) برای دستیابی به 1 درصد، بقای سلولی محاسبه گردید. بدین منظور 0.1 ml سوسپانسیون باکتری (2/3×104 cell/ml) بر سطح محیط مغذی پخش گردید و سپس تحت شرایط انتخابی تابش داده شد. نتیجه این مرحله از مطالعه تعیین فاصله 35cm از منبع تابش (لامپ 15 w پرتوهای فرابنقش) و زمان 30s به عنوان شرایط اپتیمم تابش دهی بود. 3 - پس از جهش زایی با uv، یک موتانت با 151mg/l تولید لیزین، از بین 25 موتانت دیگر انتخاب شد. این موتانت mu24 بود. 4 - موتانت mu24 بار دیگر در معرض موتاژن قرار گرفت لیکن در این مرحله از ntg استفاده شد بطوری که غلظت نهایی ntg در سوسپانسیون باکتری 400?g/ml بود. در این مرحله 15 موتانت مناسب انتخاب گردیدند که از بین آنها mn97 بالاترین مقدار تولید را نشان می داد. تولید لیزین در این موتانت 2214mg/l بود. این موتانت نسبت به متیونین اگزوتروف و آستانه نیاز آن 30?g/ml بود. 5 - موتانت اخیر برای دومین بار در معرض ntg قرار گرفت . هدف از این مرحله جهش زایی جداسازی موتانتهای مقاوم به آمینواتیل سیستئین (aec) بود. در این قسمت از مطالع 18 موتانت در محیط حداقل حاوی 10g/c آمینواتیل سیستئین رشد کردند. مقدار لیزین تولید شده توسط این موتانتها مطالعه شد که موتانت 5017mg/ml mn97.8 لیزین بعنوان بهترین تولید کننده انتخاب گردید. موتانت mn97.8 همزمان با اگزوتروف بودن موتانت تنظیمی نیز بود. در تمام مراحل فوق برای مقایسه مقدار تولید لیزین در موتانتها و تعیین معنی داری بودن اختلاف بین آنها از آنالیزهای آماری (از جمله crd: طرح کاملا تصادفی) استفاده شد.