جداسازی باکتری بومی گرمادوست Bacillus thermoamylovorans گوگردزدا و بهینه‌سازی محیط کشت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم زیستی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه پژوهشی میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی، پژوهشکده محیط زیست، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

3 گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، ایران

10.22078/pr.2019.3557.2659

چکیده

فرایند گوگردزدایی زیستی برای حذف گوگرد از سوخت های فسیلی با استفاده از میکروارگانیسم‌ها می‌باشد. هدف این پروژه جداسازی میکروارگانیسم گرمادوست دارای فعالیت گوگردزدایی زیستی از دی بنزوتیوفن به عنوان تنها منبع گوگرد و بررسی شرایط بهینه محیط کشت رشد و فعالیت گوگردزدایی می‌باشد. به منظور بررسی رشد سلولی و فعالیت گوگردزدایی زیستی میکروارگانیسم از محیط کشت پایه معدنی حاوی دی بنزوتیوفن استفاده گردید. برای بهینه‌سازی محیط کشت، منابع مختلف کربن و نیتروژن و همچنین غلظت‌های مختلف منبع گوگردی استفاده شدند. یافته‌های پژوهش نشان می‌دهند که بیشترین میزان رشد سلولی پس از h 96 گرماگذاری به‌دست می‌آید. نتایج گیبس نشان می‌دهد که میکروارگانیسم، گوگرد موجود در دی بنزوتیوفن را از طریق مسیر 4s حذف می‌کند، 2- هیدروکسی بی‌فنیل به عنوان محصول انتهایی فرایند گوگردزدایی زیستی در h 72 بیشترین مقدار(mg/L 1/26) بود. نتایج پژوهش نشان داده است که سویه ترموفیل جدا شده دارای توانایی حذف گوگرد از دی بنزوتیوفن می باشد و امکان ارتقای این فرایند با بهینه سازی محیط کشت وجود دارد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Isolation Desulfurizing Native Thermophilic Bacteria Bacillus thermoamylovorance and Optimization Culture Medium

نویسندگان [English]

  • Narges Etemadi 1
  • Abbas Akhavan Sepahi 1
  • Ghasemali Mohebali 2
  • Fatemeh Yazdian 3
1 Microbiology Group, Faculty of Life Science, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Iran
2 Microbiology and Biotechnology Research Group, Inviroment and Biotechnology Research Division, Research Institute of Petroleum Industry (IRPI), Iran
3 Department of Life Science Engineering, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

In bio-desulfurization (BDS) process, microorganisms are used for fossil fuel sulfur elimination. The goal of this project is the isolation of thermophilic microorganisms which are able to support bio-desulfurization activity from DBT as the sole sulfur source and to find an optimized media culture for growth and bio-desulfurization activity. To identify the cell growth and bio-desulfurization activity, Basal Salt Medium containing DBT has been used. For optimization of the culture medium, different carbon and nitrogen sources and also different concentrations of sulfur source were used. Moreover, the findings illustrate that the maximal cell growth was achieved after 96 h incubation. In addition, the Gibbs results have shown that this strain eliminates the sulfur in DBT by 4S pathway and 2-hydroxybiphenyl, as the end product of the desulfurization process has been produced at the maximal concentration (26.1 mg/L) at 72 h. Finally, the results of research illustrate that the isolated thermophilic strain is capable of eliminating sulfur in DBT, and this process may be improved by optimizing the culture media.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bio-desulfurization
  • Thermophilic bacterium
  • Dibenzothiophene
  • Microbial Growth
  • Optimization

[1]. Stanislaus A., Marafi A. and Rana M. S., “Recent advances in the science and technology of ultra-low sulfur diesel (ULSD) production,” Catal. Today. Vol. 153, pp. 1-68, 2010. ##

[2]. Kilbane J., “Microbial biocatalyst developments to upgrade fossil fuels,” Curr.Opin. Biotechnol. Vol.17, pp. 305-314, 2006. ##

[3]. Mohebali G. and Ball A., “Biodesulfurization of diesel fuels: Past, present and future perspectives,” Interna. Biodeterio. Biodegra., Vol. 110, pp. 163-180, 2016. ##

[4]. Kodama K., Umehara K., Shimizu K., Nakatanni S., Minuda Y. and Yamad K., “Identification of microbial products from dibenzothiophene and its proposed oxidation pathway,” Agr. Biol. Chem., Vol. 37, pp. 45-50, 1973. ##

[5]. Singh S. and Schwan A., “Sulfur metabolism in plants and related biotechnologies,” In: Moo-Young, M. (Ed.), Comprehensive Biotechnology., Vol. 4, pp. 257-271, 2011. ##

[6]. Kashefi K. and Lovley D. R., “Extending the upper temperature limit for life,” Science, Vol. 301, Issue 5635, pp. 934-934, 2003. ##

[7]. Konishi J., Onaka T., Ishii Y. and Suzuki M., “Demonstration of the carbon sulfur bond targeted desulfurization of benzothiophene by thermophilic Paenibacillus sp. Strain A11-2 capable of desulfurizing dibenzothiophene,” FEMS Microbiol. Lett, Vol. 187, pp. 151-154, 2000. ##

[8]. Kirimura K., Furuya T., Nishii Y., Ishii Y., Kino K. and Usami S., “Biodesulfurization of dibenzothiophene and its derivatives through the selective cleavage of carbon-sulfur bonds by a moderately thermophilic bacterium Bacillus subtilis WU-S2B,” J. Biosci. Bioeng., Vol. 91, pp. 262-266, 2001. ##

[9]. Ansari F., Grigoriev P., Libor S., Tothill I. and Ramsden J., “DBT degradation enhancement by decorating Rhodococcus erythropolis IGST8 with magnetic Fe3O4 nanoparticles,” Biotechnol. Bioeng., Vol. 102, pp. 1505-1512, 2009. ##

[10]. Mohebali G., Ball A., Rasekh B. and Kaytash A., “Biodesulfurization potential of a newly isolated bacterium, Gordonia alkanivorans RIPI90A,” Enz. Microb. Technol., Vol. 40, pp. 578–584, 2007. ##

[11]. Karimi E., Yazdian F., Rasekh B., Jeffryes C., Akhavan Sepahi A., Shahmoradi S., Omidi M., Azizi M., Esmaeili Bidhendi M. and Hatamian A., “DBT desulfurization by decorating bacteria using modified carbon nanotube,” Fuel., Vol. 216, pp. 787-795, 2018. ##

[12]. Kayser K., Cleveland L., Park H., Kwak J., Kolhatkar A. and Kilbane J., “Isolation and characterization of a moderate thermophile, Mycobacterium phlei GTIS10, capable of dibenzothiophene desulfurization,” Appl. Microbiol. Biotechnol., Vol. 59, pp. 737-746, 2002. ##

[13]. Rothchild L. and Mancinelli R., “Life in extreme environments, Nature" Vol. 409, pp. 1092-1101, 2001. ##

[14]. Wang J., Davaadelger B., Salazar J., Butler R., Pombert J., Kilbane J. and Stark B. “Isolation and characterization of an interactive culture of two Paenibacillus species with moderately thermophilic desulfurization ability,” Biotechnol. Lett, Vol. 37, pp. 2201-2211, 2015. ##

[15]. Shavandi M., Sadeghizadeh, M., Khajeh, K., Mohebali, G. and Zomorodipour, A. “Genomic structure and Promoter analysis of the dsz operon for dibenzothiophene biodesulfurization from Gordonia alkanivorans RIPI90A,” Appl. Microbiol. Biotechnol, Vol. 87, pp. 1455–1461, 2010. ##

[16]. Papizadeh M., Roayaei Ardakani M. and Motamedi H. “Growth-phase dependent biodesulfurization of Dibenzothiophene by Enterobacter sp. strain NISOC-03,” Pollution, Vol. 3, pp. 101-111, 2017. ##

[17]. Derikvand P., Etemadifar Z. and Saber H., “Sulfur removal from dibenzothiophene by newly isolated paenibacillus validus strain pd2 and process optimization in aqueous and biphasic (model-oil) systems,” Pol. J. Microbiol, Vol. 64, No. 1, pp. 47-54, 2015. ##

[18]. Arabian D., Najafi H., Farhadi F. and Molaei Dehkordi A. “Biodesufurization of simulated light fuel oil by a native isolated bacteria Bacillus cereus HN,” J. Pet. Sci. Technol, Vol. 4, No. 1, pp. 31-40, 2014. ##