تولید پولی هایدروکسی بوتیرت به روش هیتروتروف توسط نانو تکنالوژی
کلمات کلیدی:
اولتراسوند, بیوپلاستیک, پولی هایدروکسی بوتیرت, پیزوالکتریک, فرکتوز و رالستونیا ایتروفاچکیده
بیوپلاستیک بهعنوان گزینهای سازگار با محیط زیست در صنعت مواد پولیمیری، در سالهای اخیر توجه گستردهای را به خود جلب کرده است. تولید پلاستیکهای سنتی از منابع پتروشیمیکی موجب مصرف ۱۲درصد نفت جهانی و تولید زبالههای غیر قابلتجزیه میشود که پیامدهای محیط زیست نامطلوبی دارد. از اینرو، استفاده از بیوپلاستیکها مانند پولیهایدروکسی الکانوییتها (PHA) خصوصا پلولیهایدروکسیبوتیرت (PHB) بهعنوان جایگزینی زیست تخریبپذیر و سازگار با محیط زیست مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه، نانوذرات پیزوالکتریک اکساید جست (ZnO) به روش هایدروترمال سنتز شده و با استفاده از اولتراسوند، جهت بهبود تولید PHB توسط باکتری رالستونیا ایتروفا مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که به غلظت ۰.۵ گرام بر یک لیترZnO، میزان تولید PH در تحت اولتراسوند کشت هیتروتروفیک افزایش یافت که ۱.۴ برابر بیشتر از گروپ کنترولی بود. این تحقیق کارایی، پایداری و زیستسازگاری بالای ZnO در سیستم هایبرید هیترووفیک پیزوالکتریکی را نشان داده و بهعنوان پروسهای برای تولید بیوپلاستیک و کاهش کاربن دای اکساید، مطابق با اصول کیمیای سبز پیشنهاد میشود. به منظور تولید هنگفت صنعتی، نیاز به تحقیق بیشتری در زمینة شرایط کشت مناسب و مکانیزم دقیق انتقال الکترون تحریک شده بین کتلست و باکتریا وجود دارد.
مراجع
Aydemir, D., & Gardner, D. J. (2020). Biopolymer blends of polyhydroxybutyrate and polylactic acid reinforced with cellulose nanofibrils. Carbohydrate Polymers, 250, 116867. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.1168711
Chakravarty, J., & Brigham, C. J. (2018). Solvent production by engineered Ralstonia eutroPHa: Channeling carbon to biofuel. Applied Microbiology and Biotechnology, 102(12), 5021–5031. https://doi.org/10.1007/s00253-018-9026-1
Choi, J., & Lee, S. Y. (1997). Process analysis and economic evaluation for Poly(3-hydroxybutyrate) production by fermentation. Bioprocess Engineering, 17(6), 335. https://doi.org/10.1007/s004490050394
Ganesh Saratale, R., Cho, S.-K., Dattatraya Saratale, G., Kadam, A. A., Ghodake, G. S., Kumar, M., Naresh Bharagava, R., Kumar, G., Su Kim, D., Mulla, S. I., & Seung Shin, H. (2021). A comprehensive overview and recent advances on polyhydroxyalkanoates (PHA) production using various organic waste streams. Bioresource Technology, 325, 124685. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.124685
McAdam, B., Brennan Fournet, M., McDonald, P., & Mojicevic, M. (2020). Production of Polyhydroxybutyrate (PHB) and Factors Impacting Its Chemical and Mechanical Characteristics. Polymers, 12(12), 2908. https://doi.org/10.3390/polym12122908
Mohanan, N., Montazer, Z., Sharma, P. K., & Levin, D. B. (2020). Microbial and Enzymatic Degradation of Synthetic Plastics. Frontiers in Microbiology, 11, 580709. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.580709
Nie, Q., Xie, Y., Ma, J., Wang, J., & Zhang, G. (2020). High piezo–catalytic activity of ZnO/Al2O3 nanosheets utilizing ultrasonic energy for wastewater treatment. Journal of Cleaner Production, 242, 118532.
Ning, X., Hao, A., Cao, Y., Hu, J., Xie, J., & Jia, D. (2020). Effective promoting piezocatalytic property of zinc oxide for degradation of organic pollutants and insight into piezocatalytic mechanism. Journal of Colloid and Interface Science, 577, 290–299. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.05.082
Ning, X., Hao, A., Chen, R., Khan, M. F., & Jia, D. (2024). Constructing of GQDs/ZnO S-scheme heterojunction as efficient piezocatalyst for environmental remediation and understanding the charge transfer mechanism. Carbon, 218, 118772. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118772
Rhodes, C. J. (2018). Plastic pollution and potential solutions. Science Progress, 101(3), 207–260. https://doi.org/10.3184/003685018X15294876706211
Sharumathi, S., Pirthiusha, P., Kumar, D. S., SubbiahRammohan, C., Sivakami, A., Suguna, K., Reddy, V. R. M., Kim, W. K., & Khan, A. (2023). Copper oxide-anchored ZnO nanoflakes for the enhanced PHotocatalytic degradation performance and mechanistic investigations. PHysica B: Condensed Matter, 670, 415336.
Wang, B., Sharma-Shivappa, R. R., Olson, J. W., & Khan, S. A. (2013). Production of polyhydroxybutyrate (PHB) by Alcaligenes latus using sugarbeet juice. Industrial Crops and Products, 43, 802–811. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.08.011
Ansari, S., & Fatma, T. (2016). Cyanobacterial polyhydroxybutyrate (PHB) production under nutrient deficiency and its recovery by novel extraction methods in Nostoc muscorum NCCU-442. Journal of Applied Phycology, 28(4), 2045–2053.
Arikawa, H., Sato, S., Fujiwara, Y., & Takahashi, M. (2017). Efficient recovery of polyhydroxyalkanoates using sonication. Biotechnology Progress, 33(5), 1204–1212.
Fei, Q., Chang, H. N., Shang, L., Choi, J., & Kim, N. (2016). The effect of solvent systems on polyhydroxybutyrate recovery from Cupriavidus necator. Bioprocess and Biosystems Engineering, 39(5), 785–794.
Hand, S., Slater, S. C., & Dennis, D. (2016). Phage-mediated lysis for the recovery of intracellular biopolymers. Applied Microbiology and Biotechnology, 100(14), 6119–6128.
Jiang, X., Meng, D., Zhou, Y., & Chen, G. Q. (2018). A comparative study of solvent-based PHB recovery methods from Cupriavidus necator. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 93(4), 1047–1054.
Kapritchkoff, F. M., De Almeida, A., & Pavan, F. A. (2006). Enzymatic recovery of polyhydroxybutyrate using bromelain. Process Biochemistry, 41(12), 2394–2401.
Martínez, V., Herencias, C., Jurkevitch, E., & Prieto, M. A. (2016). Engineering a predatory bacterium as a novel tool for polyhydroxyalkanoate recovery. Scientific Reports, 6, 24317.
Monshupanee, T., & Incharoensakdi, A. (2014). Recovery of polyhydroxyalkanoates from cyanobacteria using various solvent extraction methods. Bioresource Technology, 164, 239–245.
Sathya, M., Usharani, G., & Prabu, D. (2018). Polyhydroxybutyrate production by Chlorella pyrenoidosa in cheese whey wastewater. International Journal of Biological Macromolecules, 118, 116–124.
Sharifzadeh, S., Mazraeh, S. M., & Rashedi, H. (2010). PHB and PHV production by Azohydromonas lata DSMZ 1123 in dairy wastewater. African Journal of Biotechnology, 9(28), 4417–4422.
