پاک سازی زیستی ترکیبات نفتی با بهینه سازی تولید آنزیم های لیگنینولایتیک

سابقه و هدف: نفت به عنوان مهم ترین منبع اقتصادی در کشور علاوه بر ایجاد درآمد، به صورت اجتناب ناپذیری در مراحل استخراج، پالایش، توزیع و انبارش سبب آلودگی محیط زیست می­ گردد. میکروارگانیسم ها در تنش­های محیطی از آنزیم ­های تجزیه کننده ترکیبات نفتی برای تجزیه هیدروکربن­ ها به عنوان منبع کربن استفاده می کنند. استفاده از آنزیم ها، به دلیل عدم ایجاد آلودگی و قابلیت کنترل، بهترین­ روش پاک سازی آلودگی­ های محیط زیست است. از بهترین آنزیم ­ها برای تجزیه ترکیبات نفتی، آنزیم­ های لیگنینولایتیک هستند که توسط قارچ ها تولید می ­شوند. هدف از انجام این آزمایش، بهینه سازی تولید آنزیم­ های تجزیه کننده ترکیبات نفتی برای پاک سازی آلودگی نفتی است.مواد و روش ­ها: در این پژوهش از سویه قارچی E۲ که در بانک میکروارگانیسمی جهاد دانشگاهی شهید بهشتی نگهداری می شد استفاده گردید و توانایی تولید آنزیم­های لیگنینولایتیک در آن بررسی شد. طراحی آزمایش با نرم افزار ۱، ۲، ۲۲ Minitab برای بهینه سازی تولید آنزیم صورت گرفت و محیطی که بیشترین میزان پروتئین را داشت، با روش اسپکتروفتومتری و بردفورد شناسایی شد. سنجش آنزیمی در طول موج ۴۲۰ و ۵۹۵ نانومتر به ترتیب برای لاکاز و پراکسیدازها، با سوبسترای مناسب انجام شد. میزان غلظت پروتئین هر یک از محیط­ هایی که با مشخص شده بود تعیین شد و میزان تجزیه نفت خام با آنزیم­ های لیگنینولایتیک سنجش گردید.نتایج و بحث: قارچ مورد مطالعه مولد آنزیم­ های لیگنینولایتیک شناخته شد، تجزیه گایاکول و تغییر رنگ محیط کشت به رنگ قهوه ­ای نشان از فعالیت آنزیم لاکاز و واکنش بر سوبسترا در ایجاد رنگ قرمز در حضور منگنز پراکسیداز و رنگ بری آزور در حضور لیگنین پراکسیداز تایید گردید. با استفاده از نرم افزار Minitab ۲۲.۲.۱ و نتایج کشت در ۱۲ محیط کشت حاصل از طراحی آزمایش با نرم افزار مذکور فاکتور هم زدن و القاکننده بیشترین تاثیر را نشان دادند. بیشترین غلظت پروتئین در شرایط گلوکز ۵ گرم در لیتر، آمونیوم سولفات ۰۲/۰ گرم در لیتر، سولفات مس ۱/۰ میلی مولار و ۴% نفت خام (حجمی/حجمی)، ۷pH=، دما ۳۰ درجه سانتی گراد، ۱۵ میلی لیتر مایه تلقیح و سرعت همزنی rpm ۱۵۰ به دست آمد. سه محیط با غلظت بالای پروتئین مورد سنجش فعالیت آنزیمی قرار گرفتند و رابطه مستقیم بین غلظت پروتئین و فعالیت آنزیم­ های لیگنینولایتیک مشاهده گردید و محیط بهینه انتخاب شد. سوپرناتانت حاصل از کشت قارچ در محیط بهینه با روش­ های رسوب دهی با سولفات آمونیوم و کروماتوگرافی تغلیظ شد و میزان فعالیت آنزیمی به ترتیب برای لاکاز و پراکسیدازها U/ml ۳۲/۱۲۸ و U/ml ۴/۵۹ محاسبه شد. توانایی تجزیه زیستی آنزیمی در حضور نفت خام بررسی شد و بر اساس نتایج کروماتوگرافی گازی میزان تجزیه نفت خام ۲.۱۷± ۳/۸۸ درصد محاسبه شد که نسبت به گزارش­ های علمی دیگر توان تجزیه ­ای بالایی را در مقابل ترکیبات نفتی نشان می ­دهد. آنزیم ­های لیگنینولایتیک به دلیل گستره دامنه سوبسترایی وسیع و انعطاف پذیری بالای ساختاری قابلیت واکنش با ترکیبات نفتی را به عنوان شبه سوبسترا دارند و می ­توانند سبب تجزیه زیستی و پاک سازی محیط زیست شوند.نتیجه گیری: بر اساس نتایج این پژوهش، می­توان آنزیم­ های لیگنینولایتیک را گزین ه­ای توانمند در تجزیه زیستی ترکیبات نفتی به عنوان شبه سوبسترا بر شمرد. از نظر اقتصادی، بهینه سازی تولید آنزیم­ های لیگنینولایتیک در محیط مناسب برای استفاده کاربردی دارای اهمیت است. امید است استفاده از آنزیم ­های تجزیه کننده نفت به عنوان یک روش دوست دار محیط زیست، مسیر نوینی برای رفع آلودگی­ های نفتی باشد.

کلیدواژه ها:

تجزیه زیستی ، بهینه سازی ، ترکیبات نفتی ، آنزیم های تجزیه کننده ، سنجش آنزیمی