دانش رسان |
مرکز علم و دانش کشور مقاله گوگردزدایی از تیوفن توسط باکتری Pseudomonas stutzeri SEE-1
در حال بارگذاری
توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد
مقاله گوگردزدایی از تیوفن توسط باکتری Pseudomonas stutzeri SEE-1 دارای ۱۲ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد مقاله گوگردزدایی از تیوفن توسط باکتری Pseudomonas stutzeri SEE-1 کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله گوگردزدایی از تیوفن توسط باکتری Pseudomonas stutzeri SEE-1،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن مقاله گوگردزدایی از تیوفن توسط باکتری Pseudomonas stutzeri SEE-1 :
مقدمه
میزان گوگرد در نفتهای خام از ۱۰۰۰ – ۳۰۰۰ ppm متغیر در حال حاضر همه پالایشگاهها برای حذف گوگرد از
است و مهمترین ترکیب آلوده کننده نفتی محسوب میشود سوختهای فسیلی متکی بر تکنیک پر هزینه گوگردزدایی
.(۹) احتراق مواد سوختنی حاصل از نفت خام مثل هیدروژنی (Hydrodesulfurization) می باشند، یک فرآیند
گازوئیل و بنزین موجب تولید و انتشار اکسیدهای متفاوت کاتالیتیکی در فشار بالا ۱۵۰-۲۵۰) پوند بر اینچ مربع) و
گوگرد (SOX) و بیش از همه به صورت SO2 می شود که حرارت بالا ۲۰۰-۴۲۵) درجه سانتی گراد) که در آن از گاز
با ایجاد بارانهای اسیدی موجب حل شدن مواد ساختمانی، هیدروژن برای احیای گوگرد به سولفید هیدروژن استفاده
از بین رفتن جنگلها و سمی شدن دریاچه ها می گردد. می شود. حجم وسیعی از ترکیبات غیر آلی گوگردی و
همچنین افزایش غلظت گوگرد موجود در اتمسفر با همچنین ترکیبات آلی گوگردی ساده از طریق این فرآیند
تشکیل آئروسلهای سولفات سبب بروز ناراحتیهای تنفسی حذف می شوند، اما بیش از ۷۰ درصد از گوگرد موجود
و قلبی-عروقی در انسان می شود. از طرف دیگر، هر ساله در نفت خام ترکیبات آروماتیکی گوگردی بر پایه حلقه
قوانین و استانداردهای موجود برای کنترل میزان گوگرد تیوفن می باشند که نسبت به عمل گوگردزدایی این روش
مجاز سوختهای فسیلی سخت تر می شود. به عنوان مثال، مقاوم هستند .(۱۱) از این رو، توسعه روشهای جدید مثل
سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA) مرز میزان گوگردزدایی زیستی یا بیوکاتالیتیک به یکی از جاذبه های
گوگرد مجاز در سوختهای دیزلی و گازوئیل را تا سال مهم بیوتکنولوژی در صنعت نفت تبدیل شده است.
۲۰۱۰ ، ۱۵ ppm تعیین کرد ۱) و .(۱۱
۵۷
۱۶S rRNA
مجله پژوهشهای سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران) جلد ۲۷، شماره ۱، ۱۳۹۳
روش گوگردزدایی زیستی به دلیل شرایط عملیاتی متعادل، هزینه های پایین و ویژگی مسیرهای متابولیکی به عنوان یک روش مکمل برای فرآیند گوگردزدایی هیدروژنی در نظر گرفته می شود. از این رو تغییر زیستی ترکیبات تیوفنی توسط انواعی از سویههای باکتریایی از قبیل رودوکوکوس، گوردونیا، میکوباکتریوم، پانیباسیلوس، سودوموناس و
غیره مورد مطالعه قرار گرفته است ۸)، ۹ و .(۱۱
سودوموناس استوتزری یک باکتری با قابلیتهای ژنتیکی و فیزیولوژیکی بالا، در تجزیه بسیاری از هیدروکربنهای آلیفاتیک و آروماتیک نقش دارد .(۷) در این تحقیق به بررسی فعالیت گوگردزدایی یک سویه باکتریایی بر روی تیوفن پرداخته شده است که به مقدار فراوانی در گازوئیل وجود دارد. در فرآیند گوگردزدایی هیدروژنی، مولکول تیوفن از طریق سیس- یا ترانس- -۱ بوتن به بوتان و گاز سولفید هیدروژن تبدیل می شود .(۳) تا به امروز، یک مکانیسمی که گوگرد را از تیوفن غیر استخلاف شده به طور انتخابی جدا کند مانند مسیر ۴S برای دی بنزوتیوفن شناسایی نشده است .(۱۰)
مواد و روشها
مواد شیمیایی: تیوفن از شرکت مرک آلمان با درجه خلوص بالا خریداری شد. کیت استخراج DNPTM ) DNA (Kit و کیت واکنش PCR از شرکت داخلی سیناژن تهیه شد. پرایمرهای مورد استفاده برای تعیین توالی از شرکت تگ کپنهاگ دانمارک خریداری شد.
مشخصات باکتری: باکتریSEE-1 که از خاک آلوده به
MTBE جداسازی شده بود مورد استفاده قرار گرفت. این باکتری گرم منفی با تست کاتالاز و اکسیداز مثبت، فاقد اسپور و باسیل می باشد که کلنیهای این باکتری بر روی محیط کشت جامد آگار مغذی (نوترینت آگار) به رنگ زرد رنگ پریده، گرد و صاف دیده می شوند. کلنیهای تازه جداسازی شده این باکتری خشن و خشک با یک ظاهر
خاص چروکیده به همراه لبههای برآمده بود که پس از برداشتن، محل اثر برداشتن کلنی باقی میماند. پس از پاساژهای مکرر در محیطهای کشت آزمایشگاهی کلنیها به حالت صاف و گرد تبدیل شدند (شکل .(۱
تعیین ترادف ژن : به منظور شناسایی
مولکولی باکتری مورد نظر، DNA ژنومی آن طبق دستورالعمل کیت مورد استفاده استخراج شد، سپس واکنش PCR با دو پرایمر رفت RW01 و برگشت DG74
انجام شد که توالی پرایمرها به صورت زیر است: پرایمر رفت (۵’AACTGGAGGAAGGTGGGGAT3′) RW01
و پرایمر برگشت DG74
.(۵’AGGAGGTGATCCAACCGCA3′) محصول به دست آمده توسط این دو پرایمر حاوی ۳۷۰ bp بود. برنامه
PCR به صورت یک سیکل دناتوراسیون اولیه با دمای ۹۵
درجه سانتی گراد به مدت ۵ دقیقه، ۳۰ سیکل با دمای ۹۴
درجه سانتی گراد به مدت ۴۵ ثانیه، ۵۴ درجه سانتی گراد به مدت ۳۰ ثانیه، ۷۲ درجه سانتی گراد به مدت ۴۵ ثانیه و یک سیکل نهایی ۷۲ درجه سانتی گراد به مدت ۵ دقیقه تنظیم شد.
محصول PCR پس از مشاهده بر روی ژل ۱ درصد آگارز، جهت تعیین توالی به شرکت ماکروژن در کره جنوبی فرستاده شد. توالی به دست آمده با دیگر توالیهای شناخته شده موجود در بانک ژنی مرکز NCBI با استفاده از برنامه BLASTn مقایسه گردید .(۵)
تهیه سلولهای فعال بدون رشد: کشت اولیه باکتری SEE-1 در ارلن حاوی ۵۰ میلی لیتر از محیط کشت لوریا برتانی
(LB) در دمای ۳۰ درجه سانتی گراد انجام شد. پس از آنکه باکتری به انتهای فاز لگاریتمی رشد خود نزدیک گردید، سلولهای باکتری توسط سانتریفیوژ (دور ۱۸۰۰ g
به مدت ۱۰ دقیقه) ته نشین شدند. رشد سلولی توسط دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل SECOMAM XS 5 ساخت فرانسه) در طول موج ۶۰۰ نانومتر اندازه گیری شد. سپس
۵۸
مجله پژوهشهای سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران) جلد ۲۷، شماره ۱، ۱۳۹۳
سلولها توسط محلول ۰/۹ درصد کلرور سدیم دو بار شستشو داده شدند و مجدداً همین محلول اضافه شد تا سوسپانسیون سلولی تشکیل گردد که چگالی سلولی آن در طول موج ۶۰۰ نانومتر به ۳۰ برسد .(۶) (OD600 = 30)
سنجش تیوفن در فاز آبی با روش اسپکتروفتومتر : UV
مقدار ۰/۲ میلی لیتر از سوسپانسیون سلولی تهیه شده به ۵
میلی لیتر محلول ۰/۹ درصد کلرور سدیم حاوی ۱۲/۴
میلی مولار تیوفن در لوله درب دار اضافه گردید و بر روی شیکر ۱۲۰) دور در دقیقه) با دمای ۳۰ درجه سانتی گراد به مدت ۱۵ ساعت انتقال داده شد. به منظور اندازه گیری میزان گوگردزدایی، رقت های متفاوت تیوفن در محلول
۰/۹ درصد کلرور سدیم از غلظت ۱۲/۴ میلی مولار تیوفن آماده گردید و حداکثر جذب تیوفن در طول موج ۲۳۰
نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر UV (مدل -۱۶۰A
UV شرکت شیمادزو ژاپن) اندازه گیری شد. معادله منحنی استاندارد تیوفن به صورت y = 3/437 x – ۰/۰۲۱، ۰/۹۹۸ R2 = با استفاده از نرم افزار Excel به دست آمد : y)
جذب، : x مقدار تیوفن بر حسب میلی مولار).
سنجش تیوفن در فاز گازی با روش کروماتوگرافی
گازی : (GC) مقدار ۰/۵ میلی لیتر از سوسپانسیون سلولی تهیه شده به ۵ میلی لیتر محلول %۰/۹ کلرور سدیم حاوی
۶۲ میلی مولار تیوفن در شیشه درب دار با درب پلاستیکی اضافه گردید. پس از ۲۰ ساعت گرماگذاری در دمای ۳۰
درجه سانتی گراد بر روی شیکر ۱۲۰) دور در دقیقه)، با سوراخ کردن درب پلاستیکی شیشهها توسط سرنگ ۱
میلی لیتری، میزان ۲۰۰ میکرولیتر از هوای بالای سطح مایع جهت شناسایی تیوفن به دستگاه کروماتوگرافی گازی
(مدل Agilent 6890N ساخت آمریکا) تزریق شد. ستون مورد استفاده HP-5 با طول ۳۰ متر، قطر داخلی ۰/۳۲ میلی متر و ضخامت لایه ۰/۲۵ میکرومتر بود. برنامه دمایی نیز بدین ترتیب بود: دمای آون ۳۵ درجه سانتی گراد و توقف در این دما ۷ دقیقه، افزایش دما تا ۷۵ درجه سانتی گراد با
شیب دمایی ۱۰ درجه سانتی گراد در هر دقیقه و در نهایت افزایش دما تا ۱۰۰ درجه سانتی گراد و توقف در این دما به مدت ۲ دقیقه می باشد. دمای محل تزریق و آشکارساز،
۲۰۰ و ۲۵۰ درجه سانتی گراد بود. از گاز هلیوم با سرعت جریان ۲ میلی لیتر در دقیقه به عنوان گاز حامل استفاده شد. درصد تیوفن با استفاده از مساحت پیک حاصل از آشکارساز یونیزاسیون شعله ای (FID) محاسبه گردید
.(۱۲)
تاثیر عصاره آنزیمی فاقد سلول در حذف تیوفن: به
منظور تهیه عصاره آنزیمی فاقد سلول، سلولهای رشد یافته در ۲۵۰ میلی لیتر محیط لوریا برتانی از انتهای فاز لگاریتمی توسط سانتریفیوژ (دور ۱۸۰۰ g به مدت ۱۰
دقیقه) جمع آوری شدند، سلولها توسط بافر فسفات استریل (pH = 7/1) دو بار شستشو داده شدند و مجدداً در
۵ میلی لیتر بافر فسفات حاوی ۱۲/۴ میلی مولار تیوفن به منظور القای آنزیمهای درگیر در تجزیه آن سوسپانسیون گردیدند. پس از ۲ ساعت، سلولها با بافر فسفات شستشو داده شدند و مجدداً در همین بافر تا رسیدن OD600 به ۲۰
به حالت سوسپانسیون تبدیل شدند. در مرحله بعد، سلولهای باکتری با استفاده از دستگاه اولتراسونیک
dr.hielscher GmbH) مدل VP 200H ساخت آلمان) ۱۰
بار بر روی یخ (هر بار ۱ دقیقه سونیکیت و ۳۰ ثانیه استراحت) شکسته شدند و عصاره آنزیمی پس از جداسازی اجساد خرد شده سلولی با سانتریفیوژ (دور g
۱۰۰۰۰ در ۴ درجه سانتی گراد به مدت ۱۰ دقیقه) به دست آمد .(۴) مقدار پروتئین عصاره آنزیمی حاصل با استفاده از معرف برادفورد و منحنی استاندارد پروتئین،
۳۰/۳ میکروگرم در میلی لیتر محاسبه گردید ۱ .(۲) میلی لیتر از عصاره آنزیمی به ۵ میلی لیتر محلول ۰/۹ درصد کلرور سدیم حاوی ۱۲/۴ میلی مولار تیوفن اضافه گردید و پس از گذشت ۹۰ دقیقه، جذب UV تیوفن خوانده شد و با نمونه حاوی همین مقدار تیوفن بدون عصاره آنزیمی به عنوان کنترل مقایسه گردید.
۵۹
مجله پژوهشهای سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران) جلد ۲۷، شماره ۱، ۱۳۹۳
انجام عمل گوگردزدایی زیستی سلولهای فعال بدون
رشد در یک محیط نفتی: جمع آوری سلولها از انتهای فاز لگاریتمی و آماده سازی سوسپانسیون سلولی با OD600
برابر ۲۰ مطابق قسمت قبل انجام شد. میزان ۳ میلی لیتر از این سوسپانسیون سلولی به یک ارلن شامل ۱۰۰ میلی لیتر محلول بافر فسفات (pH = 7/1) و ۲۵ میلی لیتر نفت خام به دست آمده از پالایشگاه اصفهان اضافه گردید. یک ارلن حاوی همین مقادیر از بافر فسفات و نفت خام بدون اضافه کردن باکتری به عنوان کنترل در نظر گرفته شد. بعد از ۲۴ ساعت گرماگذاری در دمای ۳۰ درجه سانتی گراد
بر روی شیکر ۱۶۰) دور در دقیقه)، سلولها با سانتریفیوژ
۶۰۰۰ g) به مدت ۱۰ دقیقه) جمع آوری و میزان سولفات مایع رویی بر حسب میلی گرم در لیتر با روش کدورت سنجی در طول موج ۴۲۰ نانومتر مورد بررسی قرار گرفت
.(۱۳) معادله منحنی استاندارد سولفات سدیم به منظور اندازه گیری میزان سولفات به صورت ۰/۱۶۵ x + 0/475 y =، R2 = 0/989 با استفاده از نرم افزار Excel به دست آمد : y) جذب، : x غلظت سولفات بر حسب میلی گرم در
لیتر).
شکل -۱ تصویر کلنی باکتری SEE-1 بر روی محیط آگار مغذی (تصویر چپ مربوط به کلنیهای خشن با ظاهر چروکیده خاص، تصویر راست مربوط به کلنیهای صاف و گرد پس از پاساژهای مکرر) و سلولهای آن در زیر میکروسکوپ
۶۰
مجله پژوهشهای سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران) جلد ۲۷، شماره ۱، ۱۳۹۳
نتایج و بحث
شناسایی سویه مورد استفاده: نتایج به دست آمده نشان
داد باکتری مورد استفاده در این تحقیق بیشترین شباهت
(>99%) را با گونه سودوموناس استوتزری (شماره
دسترسی: (Af063219,1 نشان میدهد. این باکتری پس از شناسایی، در بانک ژنی NCBI با شماره دسترسی
HQ438282 به ثبت رسید. تصویر کلنیهای مربوط به این سویه در شکل (۱) نشان داده شده است.
شکل -۲ جذب UV تیوفن در طول موج ۲۳۰ نانومتر توسط سلولهای فعال بدون رشد باکتری پس از ۱۵ ساعت گرماگذاری در دمای ۳۰ درجه سانتی گراد: (A نمونه کنترل بدون باکتری با رقت (B 1 50 نمونه حاوی باکتری با رقت ۱۲، (C نمونه حاوی باکتری با رقت .۱۱۰ (محور افقی:
طول موج بر حسب نانومتر، محور عمودی: میزان جذب (UV
۶۱
مجله پژوهشهای سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران) جلد ۲۷، شماره ۱، ۱۳۹۳
جدول -۱ درصد کاهش تیوفن با غلظت اولیه ۱۲/۴ میلی مولار توسط سلولهای فعال بدون رشد (آزمایش برای هر نمونه با سه تکرار صورت گرفت که میانگین جذب آنها آورده شده است)
شماره رقت جذب در ۲۳۰ نانومتر مقدار تیوفن باقیمانده درصد کاهش تیوفن
(میلی مولار) (%)
شکل ۲ قسمت B 12 0/547 0/33 % 97/4
شکل ۲ قسمت C 110 0/116 0/39 % 96/8
نمونه کنترل (قسمت (A 150 0/807 12/04 % 2/91
ارزیابی فعالیت باکتری بر روی تیوفن : از نمونههای حاوی سلولهای فعال بدون رشد این باکتری پس از رسوب دادن توده سلولی، رقتهای ۱۲ و ۱۱۰ از مایع رویی حاوی تیوفن آماده شد و از میزان جذب UV به دست آمده در طول موج ۲۳۰ نانومتر (شکل (۲ و استفاده از معادله خط منحنی استاندارد تیوفن ، مقدار تیوفن به صورت جدول (۱) محاسبه گردید. کاهش جزئی درصد تیوفن در نمونه کنترل به دلیل ماهیت فرار بودن آن میباشد.
همچنین نمودارهای گاز کروماتوگرام حاصل از عملکرد گوگردزدایی باکتری مورد استفاده بر روی تیوفن و همچنین نمونه کنترل حاوی تیوفن بدون باکتری در شکل
(۳) نشان داده شده است. کروماتوگرام مربوط به نمونه
کنترل دو پیک اصلی را نشان میدهد، پیک در زمان بازداری ۱/۹ دقیقه که با توجه به کاهش این پیک در نمونه حاوی باکتری به عنوان پیک معرف تیوفن در نظر گرفته می شود. همچنین در نمونه کنترل پیک دومی در زمان بازداری ۳/۲ دقیقه مشاهده گردید که مربوط به وجود ناخالصی به همراه تیوفن میباشد. با توجه به اطلاعات مربوط به سطح زیر منحنی و ارتفاع پیک تیوفن در زمان بازداری ۱/۹ دقیقه، درصد کاهش تیوفن توسط این باکتری
۹۳/۸۲ درصد به دست آمد.
شکل -۳ نمودارهای GC نمونه کنترل و نمونه حاوی باکتری مورد مطالعه پس از ۲۰ ساعت گرماگذاری در دمای ۳۰ درجه سانتی گراد: (A نمونه کنترل حاوی تیوفن بدون باکتری، (B نمونه حاوی باکتری. (محور افقی: زمان بازداری بر حسب دقیقه، محور عمودی: پیکوآمپر بر ثانیه)
۶۲
مجله پژوهشهای سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران) جلد ۲۷، شماره ۱، ۱۳۹۳
استفاده از کاتالیزور آنزیمی برای حذف تیوفن: با تهیه رقت ۱۵۰، جذب UV تیوفن نمونه حاوی ۱ میلی لیتر از عصاره آنزیمی باکتری و نمونه حاوی تیوفن بدون عصاره آنزیمی به عنوان کنترل به دست آمد (شکل .(۴ کاهش جذب UV در طول موج ۲۳۰ نانومتر توسط عصاره
آنزیمی استخراج شده از باکتری نسبت به نمونه کنترل نشان دهنده تجزیه آنزیمی تیوفن می باشد. با توجه به اطلاعات مربوط به جذب UV در طول موج ۲۳۰ نانومتر، درصد کاهش تیوفن توسط عصاره آنزیمی این باکتری
۲۸/۴۹ درصد به دست آمد.
اشتراک‌گذاری:
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
