دانشگاه اصفهان زیست شناسی میکروبی 3060-7647 2 7 2013 10 23 Isolation, identification and optimization of ethanol producing bacteria from Saccharomyces-based fermentation process of alcohol industries in Iran جدا‏سازی، شناسایی و بهینه‌سازی باکتری‌های تولیدکننده اتانول از فرآیند تخمیر با پایه ساکارومیسس در صنایع الکل‌سازی ایران 15 28 19498 FA مجتبی محسنی استادیار میکروبیولوژی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران هدی ابراهیمی دانشجوی کارشناسی ارشد میکروبیولوژی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران Journal Article 2016 06 14   Introduction: Due to the vast growth of world population , consumption of a lot of energy, limited energy supply and rising prices of fuel oil in the future, other alternative energy source is essential . Ethanol is renewable and a safe fuel and it is mainly based on microbial fermentation . The purpose of this study was i solation of high ethanol producing bacteria from the fermentation process of alcohol industries and optimization of growth conditions to be introduced to the industries .   Materials and methods: The samples that were collected from fermentation tanks of alcohol industries were enriched in ZSM medium. To isolate the ethanol producing bacteria, the enriched culture was transferred on RMA agar. Bacterial growth conditions and their effects on ethanol production were optimized based on pH, growth temperature, agitation, fermentation time, initial substrate concentration and carbon and nitrogen sources. In addition, the morphological, physiological and molecular characterizations were investigated for identification of the isolates .   Results: Three bacterial isolates ZYM7, ZYM8 and ZYM9 were isolated from fermentation tank. All isolates were able to produce ethanol 5.00, 7.60 and 4.00 gL-1 after 48 hours, respectively. The results demonstrated that all isolates were able to consume most sugars sources specially pentose carbon xylose. The isolate ZYM7 produced 13.00 gL-1 ethanol by consumption of xylose. The results of morphological and physiological characteristics showed that ZYM7 belonged to Lactobacillus sp. and ZYM8 and ZYM9 belonged to Acetobacter sp. Moreover, 16S rRNA sequencing and phylogenetic analyses exhibited that ZYM7 was similar to Lactobacillus rhamnosus with 99% homology and ZYM8 and ZYM9 were similar to Acetobacter pasteurianus with 99 and 98% homology, respectively .   Discussion and conclusion : The results showed that that the isolated bacteria were suitable candidates to produce ethanol from raw material enriched with xylose. These bacteria could be introduced to fermentation industries .       مقدمه : با توجه به رشد جمعیت جهان، مصرف زیاد انرژی، محدودیت منابع نفتی تامین کننده انرژی و افزایش قیمت سوخت در آینده، جایگزینی منبع انرژی دیگر امری ضروری است. اتانول سوخت تجدیدپذیر و بی‌خطر بوده و تولید جهانی آن بیشتر بر پایه تخمیر میکروبی است. جداسازی باکتری‌ها از تانک‌های تخمیر صنایع الکل‌سازی و بهینه‌سازی شرایط رشد آن‌ها به منظور یافتن جدایه‌هایی با توان بالای تولید اتانول برای معرفی به صنعت، از اهداف این پژوهش بود .   مواد و روش ‏‏ ها: نمونه‌های جمع‌آوری شده از تانک تخمیر کارخانجات الکل‌سازی در محیط کشت مایع ZSM ، غنی‌سازی شد. سپس، برای جداسازی باکتری‌های تولید کننده اتانول، به محیط کشت محتوی آگار RMA منتقل شد. بهینه‌سازی شرایط رشد جدایه‌ها و تاثیر آن بر تولید اتانول شامل: درجه حرارت رشد، اسیدیته، زمان تخمیر، هوادهی، غلظت اولیه سوبسترا و منابع کربن و نیتروژن بررسی شد. همچنین، برای شناسایی جدایه‌ها، مشخصات ریخت شناسی، فیزیولوژیک و مولکولی مطالعه شد .   نتایج: سه جدایه باکتریایی ZYM7 ، ZYM8 و ZYM9 ، از تانک تخمیر اتانول جداسازی شد. هر سه جدایه توانایی تولید اتانول را نشان داد و پس از 48 ساعت گرماگذاری، به ترتیب 00/5، 60/7 و 00/4 گرم بر لیتر اتانول، اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که هر سه جدایه علاوه بر مصرف بیشتر قندها، توانایی مصرف قند پنج‌کربنه زایلوز را داشتند. جدایه ZYM7 توانست با مصرف زایلوز، بیش‏ترین اتانول به مقدار 00/13 گرم بر لیتر را تولید کند. بررسی مشخصات ریخت‏شناسی و فیزیولوژیک جدایه‏‌ها نشان داد که جدایه ZYM7 به جنس لاکتوباسیلوس [i] و جدایه‌های ZYM8 و ZYM9 به جنس استوباکتر [ii] متعلق بود. همچنین، بررسی توالی ژن 16S rRNA و رسم درخت فیلوژنی نشان داد که جدایه ZYM7 ، دارای 99 درصد هومولوژی با لاکتوباسیلوس رامنوسوس [iii] و جدایه‏های ZYM8 و ZYM9 به ترتیب دارای 99 و 97 درصد هومولوژی با استوباکتر پاستیوریانوس [iv] بودند .   بحث و نتیجه ‏ گیری: نتایج نشان می‌دهد باکتری­های جدا شده، گزینه مناسبی برای تولید اتانول از مواد اولیه غنی از زایلوز هستند و می‌توانند به صنایع تخمیری معرفی شوند .   [i] . Lactobacillus sp.   [ii] . Acetobacter sp.   [iii] . Lactobacillus rhamnosus   [iv] . Acetobacter pasteurianus https://bjm.ui.ac.ir/article_19498_a07e95da9de95c577c7f5af300dc29a7.pdf