بررسی کاربردهای بیوتکنولوژیکی پانی باسیلوس ها

پیدایش باکتری های مقاوم به چندین آنتی بیوتیک ، باعث تلاش برای یافتن عوامل ضدمیکروبی قدرتمند و جدید گردیده است. باکتریوسین های تولید شده توسط باکتری ها برای استفاده به جای آنتی بیوتیک های مرسوم در تیمار عفونت های انسانی و به عنوان محافظ در صنایع غذایی بسیار مناسب هستند و توجه بسیاری را به خود جلب نموده اند. دراین میان پانی باسیلوس ها که باکتری های میله ای، گرم مثبت، هتروتروف، هوازی و بی هوازی اختیاری، اسپور دار و تثبیت کننده نیتروژن می باشند، برای استفاده در صنعت مفید هستند. اهدافی که در این تحقیق دنبال می شوند، عبارت از جداسازی باکتری های باسیلوس اسپوردار تثبیت کننده نیتروژن تولید کننده باکتریوسین از محیط های مختلف آب و خاک و شناسایی آن ها به روش بیوشیمیایی و مولکولی، شناسایی باکتریوسین تولید شده، بهینه سازی تولید باکتریوسین در محیط های ارزان قیمت، خالص سازی نسبی باکتریوسین و تخمین وزن مولکولی آن می باشد. در این رابطه، پس از شناسایی سویه های تولید کننده باکتریوسین جداسازی شده، میزان فعالیت باکتریوسین تولیدی اندازه گیری شد. بیشترین تولید باکتریوسین در پایان فاز رشد لگاریتمی و ابتدای فاز سکون مشاهده گردید. باکتریوسین تولیدی به حرارت، انجماد و تغییزات ph مقاوم بوده ولی توسط آنزیم های پروتئولیتیک مانند پروتئینازk، تریپسین و پپسین غیرفعال می شوند، که نشان دهنده ماهیت پروتئینی این ترکیب می باشد. باکتریوسین تولیدی رشد لیستریا مونوسیتوژنز، استافیلوکوکوس آرئوس و سویه های استافیلوکوکوس آرئوس مقاوم به متی سیلین و انتروکوکوس فکالیس مقاوم به وانکومایسین را مهار می نماید. وزن مولکولی باکتریوسین تولید شده توسط sds-page تعیین گردید. باکتریوسین تولیدی توسط سویه m17 وزن مولکولی کمتر از kda 25 داشت. همچنین اثر مهاری باکتریوسین روی ژل پلی آکریل آمید مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در محل تشکیل باند بر روی ژل، هاله عدم رشد در برابر سویه معرف استافیلوکوکوس آرئوس تشکیل شد. بهینه سازی تولید باکتریوسین در محیط ارزان قیمت آب پنیر مطالعه شد و اثر 5 متغیر (دما، منبع نیتروژن، ویتامین، سورفکتانت و ph) در تولید باکتریوسین در محیط آب پنیر با استفاده از روش تاگوچی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که منبع نیتروژن بیشترین اثر را در تولید باکتریوسین دارد. از آنجایی که باکتری های مطالعه شده در این تحقیق اسپوردار هستند، توانایی رشد در محیط های سخت را دارند. به همین دلیل از این باسیلوس های اسپوردار تثبیت کننده نیتروژن برای کاهش بار آلی دو پساب و پسماند صنعتی استفاده گردید. یکی از این محیط های نامساعد شیرابه ی حاصل از کمپوست می باشد. امروزه در بیشتر کشورها، مهمترین مشکل در رابطه با دفن زباله، تولید شیرابه می باشد. شیرابه مخلوطی از مواد شیمیایی پیچیده از زباله های مختلف به همراه آب باران است که در بین لایه های زباله نفوذ می کند. تخلیه شیرابه به دلیل غلظت بالای مواد آلی، تهدید بسیار خطرناکی برای محیط زیست به حساب می آید. این مطالعه در جهت یافتن روش تیماری موثری برای کاهش بار آلی شیرابه با استفاده از سویه های باسیلوس اسپوردار تثبیت کننده نیتروژن صورت گرفت. در این تحقیق، چندین روش تیماری مختلف در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. این روش ها شامل تیمار شیرابه با مواد منعقد کننده، استفاده از رزین های تعویض یونی و پرلیت برای کاهش هدایت الکتریکی شیرابه، تیمار شیرابه با باسیلوس های تثبیت کننده نیتروژن جدا شده از خاک و غنی شده از محیط دریا در شرایط هوازی می باشد. تاثیر هر یک از فرایندهای فوق به وسیله آنالیزهای شیمیایی از قبیل میزانcod ، bod و فلزات سنگین مورد بررسی قرار گرفت. تصفیه بیولوژیک شیرابه خام به طور مستقیم، به دلیل غلظت بالای codو ترکیبات سمی بسیار دشوار است. بدین منظور در اولین بخش از این مطالعه از فرایند کواگولاسیون -فلوکولاسیون جهت کاهش مقدماتی cod استفاده گردید. از میان سه کواگولانت آلوم، کلرید فریک و فرو سولفات، که به همراه پلی الکترولیت آنیونی و کاتیونی استفاده شدند، آلوم بسیار تاثیرگذار نشان داد، به طوری که با افزودن mgl-11500 آلوم و mgl-1150 پلی الکترولیت آنیونی، cod 43 % کاهش یافت. این شیرابه پیش تیمار شده، برای تیمار با روش های بیولوژیک هوازی مورد استفاده قرار گرفت. در بین روش های تیماری هوازی، باکتری های اسپوردار غنی شده دریازی در محیط فاقد نیتروژن و حاوی مانیتول به عنوان تنها منبع کربن توانست bod شیرابه را تا حد 90% کاهش دهد. پیش تیمار شیرابه با پرلیت باعث کاهش قابل توجه هدایت الکتریکی شیرابه گردید، به طوری که سویه های جدا شده از خاک توانستند به راحتی در شیرابه رشد نموده و bod آن را کاهش دهند. همچنین از این باکتری ها برای تجزیه کراتین موجود در پر که که به عنوان پسماند صنعت مرغداری محسوب می شود استفاده گردید و باکتری ها به خوبی توانستند این ماده را تجزیه نموده و بار آلی آن را کاهش دهند.