فصل اول: امروزه افزودنی های زیادی هم چون شیرین کننده ها، نگهدارنده ها و آنتی اکسیدان های متفاوتی در صنایع مختلف استفاده می شود. چون مشتقات بنزنی خواص شیمیایی و بیولوژی زیادی دارند، بیشتر به عنوان افزودنی مورد استفاده قرار می گیرند در بین این موارد بنزوئیک اسید و مشتقاتش ضدعفونی کننده مناسب تری می باشند که در صنایع مختلف از آن استفاده می شود.(غذائی، داروئی، منسوجات و وسایل آرایشی) مواد غذایی می توانند انواع میکروارگانیسم هایی مثل باکتری ها، مخمرها و کپک را داشته باشند. این عوامل چون سلامتی و کیفیت تولید مواد غذایی راتغییر می دهند به عنوان عوامل بیماری زا و فاسدکننده موادغذایی شناخته شده اند. از انواع مختلف نگهدارنده ها می توان به سدیم بنزوات و پتاسیم سوربات اشاره کرد. با ورود نانو تکنولوژی به صنایع غذایی تغییراتی در شیوه تولید، بسته بندی، حمل ونقل ایجاد گردید چون مواد در مقیاس نانو خواص متفاوتی از مواد در حالت ماکروسکوپی دارند. در این تحقیق نانو ذرات سدیم بنزوات و پتاسیم سوربات به عنوان نگهدارنده سنتز گردید وتاثیر آن ها بر روی فساد غذایی توسط باکتری ها ی اشیرشیاکلای، باسیلوس سابتیلوس، باسیلوس سرئوس، استافیلوکوکوس ارئوس بررسی گردید با وجود اینکه مقدار نانو سدیم بنزوات ونانو پتاسیم سوربات کمتری نسبت به سدیم بنزوات و پتاسیم سوربات استفاده شد، مهار رشد هر چهارباکتری توسط نانو سدیم بنزوات و نانو پتاسیم سوربات بیشتر از سدیم بنزوات و پتاسیم سوربات می باشد و چون مواد نگهدارنده خاصیت سرطان زایی دارند در نتیجه با استفاده از نانو سدیم بنزوات و نانو پتاسیم سوربات مقدار مواد سرطان زای کمتری وارد مواد غذایی می شود. فصل دوم: در سال های اخیر سطح سیلیکاژل اصلاح شده با ویژگی های معدنی و آلی در سطوح مختلف از جمله در فن آوری های پاک و مخصوصا شیمی سبز، کاربرد وسیعی پیدا کرده است. اگر چه اصلاح سطح سیلیکاژل می تواند از طریق واکنش یک مولکول خاص توسط موقعیت های سیلوکسان (جایگزینی هسته دوستی ) یا سیلانول (واکنش مستقیم با گروه هیدروکسیل) انجام گیرد. با وجود این به طور کلی واکنش از طریق موقعیت سیلانول برای اصلاح سطح سیلیکاژل مسیر اصلی محسوب می شود. از ویژگی های مهم اصلاح سطح سیلیکاژل، بررسی جذب عناصر با غلظت کم بر روی سطح جامد می باشد، که با در نظر گرفتن پیش تغلیظ یک عنصر یا یک سری عناصر مشابه را می توان جداسازی کرده و مقدار عددی را برای مخلوط به دست آورد. در مطالعه حاضر سطح سیلیکاژل را بوسیله 2 (2 -آمینواتوکسی)- اتانول اصلاح کرده و میزان جذب رقابتی بین محلول های دوتایی فلزات آهن، کبالت، روی، نیکل، کادمیم و مس را مورد استفاده قرار دادیم و میانگین جذب هر فلز به سطح جاذب را به دست آوردیم، که توالی افزایشی آن در زیر نشان داده شده است: fe3+>zn2+>co2+>cu2+>ni2+>cd2+ ترتیب فوق بیانگر این است که، این ترکیب عملکرد خوبی نسبت به استخراج یون آهن درph فیزیولوژیک از خود نشان می دهد.

ازت نقش کلیدی در ساختار بسیاری از ترکیبات گیاهی دارد و عدم دسترسی به آن از عوامل محدود کننده رشد و در نتیجه تولیدات کشاورزی است. در سال های اخیر تلاش شده سیستم های بیولوژیک تثبیت کننده ازت جایگزین کودهای شیمیایی گردد. امروزه استفاده از باکتری های همزیست ، به دلیل کارایی بیشتر، کاربرد وسیع تری داشته اند. اما بسیاری از آنها به دلیل ناتوانی در رقابت با انواع بومی ، موفق نبوده اند. در تحقیق حاضر اقدام به جداسازی باکتری های تثبت کننده ازت بومی از ریشه گیاه یونجه منطقه لنجان اصفهان گردید. جدایه ها در اطراف ریشه گیاه، تلقیح داده شدند و آثار مورفولوژیک آن ها (تعداد گرهک ها، وزن خشک گیاه، رشد طولی ساقه و ریشه) تحت شرایط آزمایشگاهی بررسی شدند. جدایه های b1، b4 و 4m1 از نظر بالا بردن وزن خشک گیاه، تفاوت معنی داری با سایر جدایه ها و شاهد داشتند. توان مقاومت در برابر تنش های محیطی (مانند شوری ، دما و اسیدیته) نیز در جدایه ها بررسی شد. رشد جدایه b1 در 52 درجه سانتی گراد، جدایه 4m1 در 3 درجه سانتی گراد و جدایه b2t در اسیدیته 4 و نیز در نمک 6/5 درصد، در مقایسه با سایر جدایه ها اختلاف معنی داری نشان داد. این مشخصات می تواند در انتخاب جدایه ها برای استفاده در شرایط خاص به عنوان مایه تلقیح مورد توجه قرار گیرد. در شناسایی مولکولی، جدایه های b1، b4 و 21m2 متعلق به جنس سودوموناس بودند.

فیتو توکسین کروناتین یک ترکیب مشابه با جاسمونات ها می باشد که توسط برخی گونه های باکتری پزودوموناس (pseudomonas syringae) تولید می شود. این ترکیب موجب تجمع برخی متابولیت های مرتبط با مکانیسم های دفاعی در برابر تنش ها در گیاهان می شود. با این وجود در مورد برهم کنش آن با فلزات سنگین در گیاهان مطالعه ای صورت نگرفته است. در این تحقیق اثرات محافظتی پیش تیمار با کروناتین (cor) و سدیم نیترو پروساید (snp) بر تخفیف سمیت ناشی از سدیم آرسنات (na2haso4) در گیاه ریحان سبز (ocimum basilicum) مورد بررسی قرار گرفت. کروناتین در سه سطح 0، 50 و 100 نانومولار و snp در دو سطح 0 و 150 میکرومولار پیش تیمار گردید. تیمار آرسنیک در سه سطح 0، 150 و 300 میکرومولار پس از اتمام دوره های پیش تیمار cor و snp اعمال شد. بر اساس آنالیزهای آماری آرسنیک بر طول و وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه، سطح برگ، محتوای آب برگ (rwc) و پیگمان های فتوسنتزی (کلروفیل a، کلروفیل b و کاروتنوئیدها) در گیاه ریحان تاثیر منفی داشت. اثرات سمیت آرسنیک همچنین در القای پراکسیداسیون لیپیدها و نشت یونی غشاء (el) در سلول های برگ نیز محسوس بود. محتوای قند محلول، قند های احیاکننده، پرولین، ترکیبات فنلی و آمینواسیدهای آزاد در اندام هوایی گیاهان در معرض غلظت پایین آرسنات (150 میکرومولار) افزایش داشت. این در حالی بود که کاربرد غلظت بالای آرسنات (300 میکرومولار) مقدار گلوتاتیون، آسکوربات، ترکیبات فنلی، پرولین و تیول ها در اندام هوایی و ریشه ریحان را به طور معنی داری کاهش داد. در نمونه هایی که قبل از تیمار با آرسنیک با کروناتین و دهنده نیتریک اکسید پیش تیمار شده بودند، کاهش در طول، وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه و نیز کاهش در محتوای آب برگ مشاهده نشد و سایر پارامترهای مرتبط با رشد نیز در این گیاهان بهبود یافت. اثر محافظتی cor و snp با کاهش پراکسیداسیون لیپیدها و افزایش در آسکوربات، گلوتاتیون، ترکیبات فنلی، پرولین و تیول ها نشان داده شد. حفظ محتوای پیگمان های فتوسنتزی و القای فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان شامل apx، cat، sod، pod و gr نیز در گیاهان پیش تیمار شده با کروناتین و snp دیده شد. این نتایج نشان می دهند که این ترکیبات با افزایش فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی و حفظ ترکیبات آنتی اکسیدان غیر آنزیمی (گلوتاتیون و آسکوربات) موجب کاهش سمیت آرسنیک در ریحان می شوند. غلظت آرسنیک در اندام هوایی و ریشه ریحان با افزایش غلظت آرسنیک در محلول غذایی افزایش یافت. غلظت عناصر p و ca نیز در کاربرد سطح پایین آرسنیک افزایش ولی غلظت k و mg در این نمونه ها کاهش یافت. تیمار گیاهان با غلظت بالای آرسنیک، غلظت و تجمع همه عناصر درشت مغذی سنجش شده در این تحقیق را در اندام هوایی گیاهان کاهش داد. مطالعه در مورد عناصر ریز مغذی نشان می دهد که آرسنیک از طریق کاهش نرخ انتقال این عناصر (fe، zn و cu) از ریشه به اندام هوایی بخصوص در مورد fe موجب اختلال در وضعیت تغذیه ای این عناصر شده است. استفاده از کروناتین وsnp بعنوان پیش تیمار موجب بهبود وضعیت تغذیه ای عناصر درشت و ریز مغذی در گیاهان تحت تنش آرسنیک شد. این اثر در مورد گیاهانی که با هر دو ترکیب cor وsnp پیش تیمار شده بودند به مراتب بیشتر بود. از نتایج ما چنین بر می آید که این ترکیبات از طریق محافظت از غشای سلول های گیاهان در معرض تنش، موجب بهبود وضعیت تغذیه در این گیاهان شده اند. بطور کلی بر اساس یافته ها یک رابطه تقویت کننده یا هم نیروزاد بین کروناتین و نیتریک اکسید در کاهش خسارات ناشی از آرسنیک در گیاه ریحان مشاهده گردید. آنالیز آماری نتایج مربوط به ترکیبات موجود در اسانس گیاه ریحان نیز نشان می دهد که تیمار آرسنیک محتوای منوترپن ها و فنیل پروپانوئیدها در اسانس را کاهش ولی موجب افزایش مقدار سزکوئی ترپن ها در اسانس ریحان گردیده است. مقایسه محتوای مواد موثره اسانس در گیاهان پیش تیمار شده با cor و snp نسبت به نمونه های بدون پیش تیمار نشان می دهد، ترکیبات کروناتین و نیتریک از طریق افزایش معنی دار محتوای فنیل پروپانوئیدها به همراه افزایش فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز (pal) آستانه مقاومت گیاه ریحان در برابر اثرات سمیت آرسنیک را افزایش داده اند.

هدف از بکار بردن سدیم نیتریت بهبود رنگ، عطر و طعم فراورده عمل آوری شده گوشتی و کنترل میکروبی مخصوصاً کلستردیوم بوتولینیوم است. کلسیم پروپیونات برای جلوگیری از رشد کپک ها روی پنیر و فرآورده های پخته شده کاربرد دارد. در این پروژه آزمایشگاهی نانو ذرات سدیم نیتریت و کلسیم پروپیونات به روش سل- ژل تهیه گردید و با روشهای طیف سنجی از جمله ftir، xrd و sem شناسایی گردید. در تست دیگری، اثر ضد میکروبی و ضد قارچی آنها نسبت به حالت توده ای شان، با انجام آزمایشهای بر روی باکتری ها و قارچهای مرتبط، بررسی گردید. برای این منظور اثر ضد میکروبی و ضد قارچی آنها روی باکتریهای استافیلو کوکوس اورئوس، سالمونلا تیفی موریوم، لیستریا مونو سیتوژنز، اشیرشیاکلای و قارچ aspergillus niger مورد بررسی قرار گرفت.

نیتریل ها ترکیباتی سمی و بسیار خطرناک برای موجودات زنده می باشند که به طور گسترده توسط بشر تولید و موجب آلودگی محیط زیست می شوند. باکتری های مولد نیتریل هیدرولاز پتانسیل بالایی را در تبدیل زیستی ترکیبات نیتریل و تولید اسید ها و آمید های ارزشمند صنعتی نشان می دهند. در این تحقیق، برای غنی سازی و جداسازی باکتری های هیدرولیز کننده استونیتریل از محیط کشت اختصاصی حاوی 1 درصد استونیتریل به عنوان تنها منبع کربن و نیتروژن استفاده شد. فعالیت آنزیم و تولید آمونیاک در محیط کشت توسط روش فنل-هیپوکلریت سنجیده شد. باکتری های جدا شده توسط آزمون های بیوشیمیایی - میکروبی و مولکولی شناسایی گردیدند. بهینه سازی شرایط تولید آنزیم در حضور منابع مختلف کربن، نیتروژن وph بررسی و مقدار نیتریل و اسید حاصل توسط کروماتوگرافی گازی تعیین شد. در این پژوهش، دو سویه پسودوموناس آئروژینوزا fa2 و باسیلوس سرئوس fa12 با توانایی هیدرولیز کنندگی استونیتریل از فاضلاب شهر کرمان جداسازی و شناسایی شدند. نتایج نشان دادند که این دو سویه با هیدرولیز استونیتریل به ترتیب منجر به افزایش ph اولیه محیط از 7 به 37/9 و 40/9 شدند. در فرآیند بهینه سازی محیط تولید آنزیم، مشخص گردید که گلوکز (10گرم بر لیتر) و نشاسته (5 گرم بر لیتر) به عنوان منابع کربن و اوره (5 گرم بر لیتر) و عصاره مخمر (15 گرم بر لیتر) به عنوان منابع نیتروژن در مقایسه با کنترل، تولید آنزیم در سویه fa2 را افزایش می دهند. این درحالی است که در سویه fa12، تولید آنزیم و وزن خشک سلول به وسیله مقدار 10 گرم بر لیتر گلوکز و عصاره مخمر افزایش می یابد. نتایج نشان می دهد که تولید آنزیم fa2 در دامنه 7-5 ph افزایش و سپس کاهش می یابد. این روند افزایش در باکتری fa12 در دامنه 7-6 ph مشاهده شده است. در هر دوسویه افزودن منابع یونی مانند منیزیم، آهن و سدیم موجب افزایش تولید و منابع یونی کبالت و منگنز و مس موجب مهار تولید آنزیم شده است. وزن مولکولی نیتریلاز خالص fa2 و fa12 روی ژل sds page به ترتیب 38 و 45 کیلو دالتون به دست آمد. بررسی خصوصیات آنزیمی دو سویه نشان می دهد که نیتریلاز هر دو سویه فعالیت و پایداری بالایی در 7 ph و دمای 40 درجه سانتی گراد دارد. با وجود مهار 60 درصدی فعالیت نیتریلاز سویه fa2 در حضور منابع یونی منگنز و مس، این سویه در حضور منابع یونی کبالت و کلسیم به طور کامل فعالیت نیتریلازی خود را از دست داده است. مهار فعالیت نیتریلازی سویه fa12 در حضور dtt به میزان 80 درصد به دست آمد. مقادیر km نیتریلاز سویه fa2 در حضور سوبسترای استونیتریل و استآمید به ترتیب 92/6 و 56/1 به دست آمد که این مقادیر برای سویه fa12 88/5 و 68/1 مشاهده گردید. منحنی میزان آمونیاک آزاد شده از هیدرولیز دو سوبسترای استونیتریل و آکریلونیتریل به وسیله سویه fa2 بر حسب زمان رسم گردید. این منحنی بالاترین میزان آمونیاک تولیدی برای استونیتریل در زمان 5 ساعت و برای آکریلونیتریل در زمان 5/7 ساعت را نشان می دهد. درصد هیدرولیز استونیتریل و آکریلونیتریل به وسیله سویه fa2 با روش کروماتوگرافی گازی نیز سنجیده شد. این نتایج نشان می دهد این سویه ها با توانایی کاربردی در تبدیل زیستی ترکیبات نیتریل به مواد ارزشمند، می توانند در رفع آلودگی های زیست محیطی نیز استفاده شوند.

پروتئازها از جمله مهم¬ترین آنزیم¬های صنعتی هستند که حدود 65% از بازار جهانی آنزیم های صنعتی و حدود 25% از تولید کل آنزیم ها را به خود اختصاص داده¬اند. پروتئازها در صنایع مختلف از جمله افزودنی شوینده ها، تیمار فاضلاب، بازیافت نقره و در صنایع غذایی، چرم¬سازی، بازیافت نقره از فیلم های عکس برداری با اشعه ایکس و داروسازی کاربرد دارند. در این تحقیق باکتری مولد آنزیم پروتئاز از پساب کارخانه شیر پگاه کرمان جداسازی شد. ایجاد هاله در اطراف کلنی¬های رشد کرده در محیط حاوی کازئین آگار (2%) نشانگر فعالیت پروتئولیتیک می¬باشد. بالاترین فعالیت پروتئازی متعلق به سویه byk27 بوده و از لحاظ بیوشیمیایی و مولکولی (توالی-یابی ژن 16sr rna) شناسایی شد کهchryseobacterium indologenes می¬باشد. پروتئاز تولیدی توسط این سویه در سه مرحله رسوب گذاری با آمونیوم سولفات، دیالیز در بافر 10mm tris-hcl و کروماتوگرافی تعویض یونی q-سفاروز به طور نسبی خالص شد. میزان فعالیت پروتئازی با استفاده از روش زایموگرافی مورد تایید قرار گرفت. محیط کشت باکتریchryseobacterium indologenes byk27 برای تولید انزیم پروتئاز با روش تاگوچی بهینه¬سازی شد. محیط بهینه حاوی گلوکز (1%)، عصاره مخمر (0/06%)، nacl (0/01%)، mgso4 (0/01%)، k2hpo4 (0/2%) و منبع نیتروژن معدنی nh4cl ((0/5% w/v در دمای 40˚c و ph 9 به دست آمد. میزان تولید آنزیم پروتئاز در محیط بهینه 63% و میزان رشد باکتری در محیط بهینه 25% افزایش یافت. این آنزیم دارای بیشترین فعالیت در دمای 40°c و ph 8 و بیشترین پایداری در دمای 40°c و ph 8-9 بود. یون k+، حلال آلی 2-مرکاپتواتانول، سورفاکتانت triton x100 و شوینده تجاری تاژ باعث افزایش فعالیت و پایداری فعالیت پروتئازی شدند. آنزیم پروتئاز تولید شده در غلظت شوری 1% بیشترین فعالیت و 90% از پایداری خود را حفظ کرده است. هدف از این پژوهش استفاده صنعتی از آنزیم پروتئاز است و این نتایج خاطرنشان می¬سازد که این آنزیم قابلیت استفاده در بیوتکنولوژی از جمله در صنایع شوینده و سنتز ترکیبات با ارزش را دارا است.