8:23 ص
علوم البيئة و التلوث -
كتب الزراعة
كتاب : تصنيع الخميرة و إستخدامها في الايثانول كوقود حيوي
أدت الزيادة في الطلب العالمي على الطاقة إلى وصول أسعار النفط إلى مستويات قياسية في الآونة الأخيرة. أدى ارتفاع أسعار النفط إلى جانب المخاوف بشأن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون إلى تجدد الاهتمام بالطاقة المتجددة. في الوقت الحاضر ، يعتبر الإيثانول هو الوقود الحيوي المتجدد الرئيسي. ومع ذلك ، فإن الحاجة الصناعية لزيادة الإنتاجية ، واستخدام نطاق الركيزة الأوسع ، وإنتاج مركبات جديدة تؤدي إلى تجديد الاهتمام بمزيد من التوسع في استخدام السلالات الصناعية الحالية من خلال استغلال الإمكانات الهائلة ، والتي لا تزال غير معروفة ، لسلالات الخميرة الطبيعية. تسعى هذه المراجعة للإجابة على الأسئلة التالية: (أ) ما هي الخصائص التي يجب أن تتمتع بها S. cerevisiae للإنتاج الحالي للجيل الأول والثاني من الإيثانول؟ (ب) لماذا يلزم وجود خصائص تحمل الكحول والتسامح الحراري؟ (ج) ما هي الجينات المرتبطة بهذه الخصائص؟ (د) ما هي أوجه التقدم التي يمكن تحقيقها من خلال عزل كائنات جديدة عن البيئة؟
لا يمكن إنكار أن الخميرة Saccharomyces cerevisiae هي الأفضل دراسة وواحدة من أكثر حقيقيات النوى استخدامًا في مجموعة متنوعة من العمليات الصناعية مثل إنتاج الإيثانول . حاليًا ، يبلغ الإنتاج السنوي من الكحول في جميع أنحاء العالم أكثر من 100 مليار لتر ، وتعتبر S. cerevisiae هي الكائن الصناعي الدقيق المستخدم في الغالب لإنتاج الإيثانول . الخميرة S. cerevisiae هي الكائن المختار للإنتاج الصناعي للإيثانول ، وهي بذلك تمثل أكبر استخدام صناعي للتكنولوجيا الحيوية للخميرة.
تحتوي الخميرة S. cerevisiae على العديد من الخصائص الصناعية المرغوبة مثل النمو السريع ، والتمثيل الغذائي اللاهوائي للجلوكوز الفعال ، وإنتاجية إيثانول عالية ، وإنتاجية كبيرة ، وتحمل عالٍ لعوامل الإجهاد البيئي المختلفة ، مثل تركيز الإيثانول المرتفع ، وانخفاض درجة الحموضة ، وانخفاض مستوى الأكسجين . استخدام سلالات الخميرة الصناعية الموجودة أو المعدلة في التكنولوجيا الحيوية والتخمير الصناعي مكثف ؛ ومع ذلك ، لا يزال هناك مجال كبير للتحسين لأن العمليات الصناعية الحالية نادرًا ما تستغل سلالات طبيعية جديدة .
التحسين في إنتاج الجيل الأول من الإيثانول هو عملية تنطوي على اختيار الخمائر ذات السرعات العالية في التخمير والسيطرة ، والعمر الطويل الأمد أثناء الحصاد ، وقدرة التخمير الجيدة ، ومعدلات تحويل السكر المرتفعة إلى الإيثانول ، وانخفاض إنتاج الجلسرين ، مستويات الرغوة المنخفضة ، تحمل التركيزات العالية من الركيزة والإيثانول ، مقاومة الحموضة ودرجات الحرارة المرتفعة ، الاستقرار الجيني ، التلبد ، كفاءة التخمير الجيدة ، الإنتاجية العالية ، سرعات نمو الخلايا المرتفعة ، زيادة إنتاج الإيثانول ، وسرعات استهلاك الركيزة .
يشمل تحسين إنتاج الجيل الثاني عزل أو تطوير الكائنات الحية الدقيقة التي تخمر ، بالإضافة إلى الجلوكوز ، والسكريات البنتوزية المتوافرة بكثرة في التحلل المائي اللجيني سليلوز ، والزيلوز ، ولأرابينوز ، وكذلك الكائنات الحية الدقيقة التي يمكن أن تخمر السكريات المتحللة المختلفة في وقت واحد والكائنات الحية الدقيقة التي تقاوم مثبطات والظروف المجهدة مثل زيادة تركيز الإيثانول ودرجة الحرارة . تمت دراسة الخميرة S. cerevisiae على نطاق واسع وهندستها من أجل تثمين اللجنوسليلوز لإنتاج الإيثانول من الجيل الثاني والمواد الكيميائية عالية القيمة .
على الرغم من التكيف الفعال للعديد من سلالات S. cerevisiae المستخدمة في هذه العمليات ، لا تزال هناك إمكانية كبيرة لتحسين السلالات الموجودة أو استغلال الخزان الطبيعي الهائل للعزلات البيئية . ومع ذلك ، هناك عدد من التحديات الشائعة التي تواجه الخمائر أثناء تخمير السكر بسبب ارتفاع درجة الحرارة ومستويات الإيثانول. S. cerevisiae محدودة التحمل للإيثانول ، وأقصى تركيز يسمح بالنمو هو 10٪ (p: v). على الرغم من أن خمائر S. cerevisiae هي محبة للحرارة (تنمو من 25 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية) ، غالبًا ما تصل درجات الحرارة في معامل التقطير إلى 38 درجة مئوية [9]. إن إجراء التخمير في درجات حرارة أعلى باستخدام خميرة مقاومة للحرارة لا يمكن أن يؤدي فقط إلى إنتاج إيثانول أعلى بمعدلات تحلل عديد السكاريد المائي أسرع وأوقات SSF (تسكر وتخمير متزامنين) ولكن يمكن أن يقلل أيضًا من تكلفة التبريد ومعدل التلوث .....
---------------
----------------------
مرجع وتاريخ
ردحذف