غربالگری باکتری های تجزیه کننده ی کافئین و کاربرد آنها در زیست تبدیلی میکروبی

تمایل به توسعه ی روش های مبتنی بر شیمی سبز (دوستدار محیط زیست و مقرون به صرفه از نظر اقتصادی) برای حذف کافئین سمی از پساب های صنعتی-کشاورزی و محصولات غذایی با استفاده از ریزسازواره ها جهت جایگزینی روش های فیزیکی و شیمیایی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. غربالگری و شناسایی جدایه های باکتری با قابلیت تحمل پذیری بالا نسبت به کافئین گام نخست در انتخاب سویه های برتر برای حذف زیستی کافئین سمی است. در این راستا در یکسری آزمایشات غربالگری، 129 جدایه ی باکتریایی از محیط های مختلف در ایران بر اساس تکنیک غنی-سازی جدا گردید. تحمل پذیری ذاتی سویه های جدا شده نسبت به کافئین به روش رقت در آگار تعیین شد. غربالگری با استفاده از آنالیزهای اسپکتروفتومتری و hplc انجام شد. جدایه های منتخب از نظر صفات فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و همچنین فیلوژنی و ملکولی شناسایی و تعیین توالی شدند. در بخش نخست کار، از میان 5 جدایه ی باکتریایی تجزیه کننده ی کافئین، باکتری پسودوموناس پسودوآلکالیژنس سویه ی tps8 که دارای بیشترین قابلیت حذف زیستی کافئین (2/53 درصد) پس از 48 ساعت گرماگذاری بود، جهت مطالعات بهینه سازی انتخاب شد. پس از بهینه سازی های انجام شده با روش های تک فاکتوری و روش آماری تاگوچی، حذف کافئین در سلول های رویشی سویه ی مذکور پس از 48 ساعت گرماگذاری به 14/86 درصد افزایش یافت. با توجه به یافته های این پژوهش می توان امیدوار بود که بتوان از سلول های رویشی باکتری پسودوموناس پسودوآلکالیژنس سویه ی tps8 به عنوان یک کاتالیزگر زیستی ساده و ارزان قیمت برای کافئین زدایی زیستی از پساب های صنعتی-کشاورزی در مقیاس های بزرگتر از مقیاس آزمایشگاهی (scale up) استفاده نمود. مطالعه ی اخیر، نخستین گزارش از کافئین زدایی زیستی در گونه ی باکتری پسودوموناس پسودوآلکالیژنس می باشد. در قسمت دیگری از این کار تحقیقی، جداسازی و شناسایی باکتری های با توان بالقوه ی زیست تبدیلی کافئین به تئوبرومین و پاراگزانتین مورد مطالعه قرار گرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده، از میان 21 جدایه ی باکتری غربالگری شده با قابلیت تحمل پذیری بالا نسبت به کافئین (بالاتر از 15 گرم در لیتر)، سلول های در حال استراحت باکتری باسیلوس سابتیلیس سویه ی ctb04، دارای پتانسیل تبدیل کنندگی کافئین به تئوبرومین بودند. بررسی همزمان آنالیزهای tlc و hplc تحت شرایط سلول های در حال استراحت باکتری ctb04، منجر به شناسایی دو متابولیت اصلی (تئوبرومین و پاراگزانتین) حاصل از زیست تبدیلی کافئین شد. کلمات کلیدی: کافئین، تجزیه ی زیستی، الگوی تحمل پذیری، زیست تبدیلی، بهینه سازی، سویه ی باکتری