امکان سنجی تولید فرآورده های با ارزش افزوده از مایع پخت مصرف شده فرآیندهای NSSC و سولفیت اسیدی با استفاده از قارچ های رشته ای

در سال‌هاي اخير مفهوم پالایش زیستی با هدف توليد محصولات با ارزش افزوده زیاد از ضایعات و پسماندهای موجود در صنعت خمیر و کاغذ مورد بررسي و توجه قرار گرفته است. مایع پخت مصرف شده سولفیت به عنوان یک محصول جانبی و پسماند حاصل از فرآیندهای خمیرسازی سولفیت، حاوی مقدار زیادی از ترکیبات آلی (مواد لیگنوسلولزی) حل شده می باشد که می تواند ماده اولیه بالقوه در زیست فناوری صنعتی و تولید تخمیری سوخت ها و مواد شیمیایی زیستی باشد. تعداد زيادي از مخمرها و قارچ‌ها در صنايع تخميري كاربرد دارند. قارچ‌هاي رشته ای که قادر به رشد در هر دو شرایط هوازی و بی هوازی هستند با مصرف قندهای پنج و شش کربنه، محصولات مختلفی از قبیل اتانول، پروتئین توده زیستی و کیتوزان تولید می کنند. در این تحقیق، عملکرد سه قارچ رشته ای آسپرژیلوس اوریزه، موکور ایندیکوس و ریزوپوس اوریزه در فرآیند تخمیر مایع پخت مصرف شده فرآیندهای خمیرسازی سولفیت اسیدی و NSSC به وسیله ارلن و بیوراکتور ایرلیفت مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. تخمیر قارچ های رشته ای در محیط کشت حاوی مقادیر مختلف رقیق سازی مایع پخت مصرف شده در دمای 35 درجه سانتی گراد، 5/5 = pH، سرعت چرخش 125 دور بر دقيقه (در صورت استفاده از ارلن) و نرخ جریان هوای 0/85 vvm (در کشت هوازی به وسیله بیوراکتور ایرلیفت) انجام شد. نتایج تخمیر به وسیله ارلن نشان داد که حداکثر غلظت اتانول تولید شده طی تخمیر قارچ های موکور ایندیکوس، آسپرژیلوس اوریزه و ریزوپوس اوریزه در محیط کشت حاوی مایع پخت مصرف شده سولفیت اسیدی (SSL) به ترتیب 1/31، 1/08 و 0/91 گرم بر لیتر محیط کشت بود، در حالی که هیچ گونه اتانولی طی تخمیر قارچ های رشته ای در محیط کشت حاوی مایع پخت مصرف شده NSSC (SNL) تولید نشد. کشت (یا تخمیر) قارچ های رشته ای در محیط کشت حاوی SSL منجر به تولید مقدار قابل ملاحظه ای از توده زیستی قارچی شد، در حالی که قارچ آسپرژیلوس اوریزه در محیط کشت حاوی SNL رقیق شده تا 50 درصد (SNL50%) دارای بهترین عملکرد بوده و بیشترین توده زیستی را تولید نمود. کشت های هوازی آسپرژیلوس اوریزه، موکور ایندیکوس و ریزوپوس اوریزه در محیط کشت حاوی SSL رقیق شده تا 60 درصد (SSL60%) منجر به تولید بیشترین غلظت توده زیستی (به ترتیب 10/17، 6/14 و 5/47 گرم توده زیستی به ازای یک لیتر SSL) شدند، در حالی که کشت هوازی آسپرژیلوس اوریزه در SNL50% موجب تولید 3/27 گرم توده زیستی به ازای یک لیتر SNL شد. توده های زیستی به دست آمده از آزمایش های مختلف تخمیر هوازی SSL و SNL حاوی 477 – 407 گرم پروتئین، 114 – 31 گرم چربی، 89 – 56 گرم خاکستر و 384 – 297 گرم دیواره سلول قارچی (AIM) به ازای یک کیلوگرم توده زیستی خشک بودند. ترکیب و مقادیر اسید های آمینه، اسیدهای چرب و عناصر معدنی توده های زیستی قارچی به دست آمده، قابل مقایسه با منابع پروتئین تجاری به ویژه پودر سویا بودند. از میان قارچ های رشته ای آزمایش شده، آسپرژیلوس اوریزه عملکرد بهتری برای تولید پروتئین توده زیستی قارچی طی کشت در مایع پخت مصرف شده نشان داد. غلظت کیتوزان به دست آمده از توده زیستی قارچ های موکور ایندیکوس، ریزوپوس اوریزه و آسپرژیلوس اوریزه رشد داده شده در محیط کشت حاوی SSL60% به ترتیب 0/129، 0/066 و 0/048 گرم بر گرم وزن خشک AIM بود، در حالی که توده زیستی قارچ آسپرژیلوس اوریزه رشد داده شده در SNL50% حاوی 0/051 گرم کیتوزان به ازای یک گرم AIM بود. طیف های مادون قرمز کیتوزان های استخراج شده از توده های زیستی قارچ های رشته ای به ویژه موکور ایندیکوس تقریباً مشابه با طیف نمونه کیتوزان تجاری بودند. به کارگیری توده زیستی انطباق یافته آسپرژیلوس اوریزه به عنوان مایه تلقیح در فرآیند تخمیر هوازی SSL، سبب رشد سلول های قارچی در محیط کشت غلیظ تر (SSL90%) شد. به علاوه، تلقیح محیط کشت حاوی SSL به وسیله توده زیستی انطباق یافته آسپرژیلوس اوریزه موجب افزایش سرعت مصرف قندهای مونومری و اسید استیک طی تخمیر شد. نتایج به دست آمده از این تحقیق، کاربرد عملی و بالقوه به کارگیری قارچ های رشته ای در تبدیل زیستی مایع پخت مصرف شده فرآیندهای خمیرسازی سولفیت به محصولات باارزش مانند پروتئین توده زیستی قارچی (FBP) و کیتوزان را تأیید نمود.