افزایش تولید پلی گاما گلوتامیک اسید با تخمیر غیرمداوم و غیرمداوم همراه با خوراک‌ دهی باسیلوس لیکنی فورمیس atcc 9945a و بررسی ساختار فیزیکی و شیمیایی آن

پلی گاما گلوتامیک اسید یک بیوپلیمر سودمند، زیست سازگار، و زیست تخریب پذیر می‌باشد. چنین خواصی باعث توسعه استفاده از این ترکیب در صنایع مختلف مثل زیست پزشکی، زیست داروئی، زیست فناوری، و مهندسی بافت شده است. محدودیت توسعه صنعتی پلی گاما گلوتامیک اسید، هزینه‌ی بالای تولید آن است. برای کاهش هزینه های تولید از راهکارهای مختلفی مثل: بهینه‌سازی محیط کشت با استفاده از ترکیبات ارزان قیمت، توسعه فرایندهای کارآمد کشت غیرمداوم و غیرمداوم همراه با خوراک‌دهی استفاده شده است. در این پژوهش ابتدا یک محیط کشت غیرمداوم کارآمد برای تولید پلی گاما گلوتامیک اسید از سویه باکتریایی باسیلوس لیکنی فورمیس atcc 9945a توسعه داده شد. سپس با روش خوراک‌دهی پالسی و بهینه‌سازی آن، تولید پلی گاما گلوتامیک اسید افزایش داده شد. با توسعه یک محیط کشت بهینه، تولید این محصول در کشت غیر مداوم از g/l 11 به g/l 47 افزایش یافت. سپس با استفاده از راهبرد خوراک‌دهی پالسی سیترات (پیش‌ساز γ-pga) بهینه‌سازی شده، تولید محصول به g/l 5/59 افزایش داده شد، که از بالاترین مقادیر تولید هست که با این سویه گزارش شده است. برای بهینه‌سازی خوراک‌دهی دو پالسی، اثر زمان های خوراک‌دهی، غلظت محلول ذخیره سیترات، و زمان افزودن محلولهای کلسیم و منگنز روی تولید γ-pga بررسی و بهینه‌سازی شدند. در انتها نیز ساختار شیمیایی پلی گاما گلوتامیک اسید به وسیله ftir مورد تایید قرار گرفت و بررسی خواص شکل شناسی آن با sem یک نانو-ساختار ایده آل برای کاربردهای زیستی را نشان داد.

production increasing of poly-î³-glutamic acid by batch and fed-batch cultures of bacillus licheniformis atcc 9945a and study of its physical and chemical structure

poly-γ-glutamic acid (γ-pga) is a beneficial, biocompatible, and biodegradable biopolymer. these properties have been led to the development of the use of this compound in various industries such as bio-medicine, biopharmaceutical, biotechnology, and tissue engineering. the limitation of the industrial development of γ-pga is the high cost of its production. to reduce γ-pga production costs, various strategies are used, such as culture medium optimization using inexpensive compounds, the development of efficient cultivation processes of batch and fed-batch. in this research, first, an efficient batch culture medium was developed to produce γ-pga of bacillus licheniformis atcc 9945a. then, the γ-pga production increased by the pulsed feeding method and its optimization. by optimal culture medium development, the production of this product in batch culture was increased from 11 g/l to 47 g/l. then, using the optimized pulsed feeding strategy of citrate (γ-pga precursor), γ-pga production was increased to 59.5 g/l, which is one of the highest production values reported with this strain. to optimize two-pulse feeding, the effect of feeding times, stock citrate solution concentration, and time of calcium and manganese solutions addition on γ-pga production were investigated and optimized. finally, ftir confirmed the chemical structure of poly gamma glutamic acid, and the study of γ-pga morphological properties with sem showed a nanostructure ideal for biological applications.