کاربرد سیانوباکتری ها در تولید محصولات تجزیه پذیر

زمینه و هدف: فرآیند تولید محصولات نفتی می تواند یک تهدید جدی برای محیط زیست باشد و انتشار مواد سمی نظیر گازهای گلخانه‌ای در هوا می‌تواند برای انسان‌ها، گیاهان و جانوران خطرناک باشد. در این میان سیانوباکتری‌ها بعنوان منابع تولید پلاستیک‌های تجزیه پذیر و سوخت‌های زیستی بسیار حائز اهمیت می‌باشند. سیانوباکتری‌ها دارای رویکرد‌های قابل‌توجهی برای تثبیت و جذب نیتروژن اتمسفر و دی‌اکسیدکربن و استفاده از آن برای رشد در آب و هوای نامساعد، محیط‌هایی مانند خاک‌های غیرحاصلخیز و آب‌های شور، هستند که آن‌ها را برای تولید پلاستیک‌های تخریب پذیر و سوخت‌های زیستی مناسب می کنند. با این وجود طیف وسیعی از محصولات تولیدی آن ها تاکنون شناخته نشده است. از این رو در این مقاله مروری، پتانسیل سیانوباکتری‌های تولیدکننده ی پلاستیک‌های تجزیه پذیر و استراتژی بهبود تولید آن ها و همچنین تجاری سازی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: در مقاله ی حاضر، مقالات مرتبط منتشرشده در سال های 2020-2023 در بانک های اطلاعاتی اشپرینگر، ساینس دایرکت، اسکاپوس و جان وایلی جهت به دست آوردن آخرین یافته‌ها در زمینه ی پتانسیل سیانوباکتری‌ها در تولید محصولات تجزیه پذیر مورد بررسی قرار گرفت. در این مقاله ی مروری با جستجو در سایت مش، کلمات کلیدی مناسب انتخاب گردید و بر اساس آن ها، سی مقاله ی جدید مروری و تحقیقاتی، جمع آوری گردید. یافته‌ها: نتایج نشان داد که بیشترین (77 درصد) و کمترین (کمتر از 0/005 درصد) میزان پلی هیدروکسی بوتیرات (phb) متعلق به سیانوباکتری‌های آلوزیرا فرتیلیزیما و آنابنا سایلیندرک به ترتیب است. علاوه بر آن دستکاری های ژنتیکی منجر به افزایش بیوسنتز phb تا 35 درصد در سیانوباکتریوم سینکوسیستیس می‌شود. سیانوباکتری‌هایی نظیر نوستوک موسکوروم، آنابنا سیرسینالیس، اسپیرولینا پلتنسیس و سینکوسیستیس کنسوریتا می‌توانند در ساخت بیوپلاستیک، نقش کلیدی داشته باشند و دارای متابولیسم مورد نیاز جهت تولید به صرفه و پایدار بیوپلیمر پلی هیدروکسی الکانوآت (phas) و phb از میان کوپلیمرهای دیگر باشند. نتیجه گیری: افزودن مکمل‌هایی مانند مکمل کربونیل سیانید m-کلروفنیل هیدرازون (cccp)، دی سیکلوهگزیل کربودی ایمید (dccd)، مونوفلوئورواستات، ال متیونین سولفوکسیمین (msx) و آزاسرین به محیط کشت سیانوباکتری‌ها، میزان phb را تا تقریبا 20 درصد افزایش می‌دهد. علاوه بر آن تولید طبیعی پلاستیک‌های ساخته شده از مواد تجزیه‌پذیر، نیاز به سوخت‌های فسیلی را کاهش می‌دهد، و بنابر‌این دوستدار محیط زیست هستند. تنها مشکلی که در تجاری سازی محصولات تجزیه‌پذیر توسط سیانوباکتری‌ها وجود دارد، حجم کم محصولات زیستی و انباشت کمتر آن ها نسبت به باکتری‌های هتروتروف است.

application of cyanobacteria in the production of degradable products

background and purpose: the manufacturing process of petroleum-derived goods poses a significant environmental hazard, with the emission of toxic compounds like greenhouse gases posing risks to humans, flora, and fauna. notably, cyanobacteria emerge as crucial entities due to their potential as sources for degradable plastics and biofuels. cyanobacteria can harness and assimilate atmospheric nitrogen and carbon dioxide, utilizing them for growth even in inhospitable environments such as barren soils and saline waters. this adaptability renders them promising candidates for producing biodegradable plastics and biofuels. nevertheless, the full spectrum of their capabilities remains incompletely understood. hence, this review aims to explore the potential of cyanobacteria in producing degradable plastics, along with strategies for enhancing their production and subsequent commercialization.materials and methods: this review synthesized relevant articles published between 2020 and 2023 from databases including springer, sciencedirect, scopus, and john wiley to procure the latest insights into the cyanobacteria's potential in degradable product synthesis. employing appropriate keywords from the mesh site, we identified thirty new review and research articles pertinent to the subject matter.results: analysis revealed that cyanobacteria exhibit variable capacities for polyhydroxybutyrate production, with the highest (77%) and lowest (less than 0.005%) yields observed in alusira fertilisima ccc444 and anabaena cylindric, respectively. moreover, genetic manipulations have yielded promising results, with phb biosynthesis increasing by up to 35% in the cyanobacterium synechocystis sp. cyanobacterial strains like synechocystis consortia, spirulina platensis, anabaena circinalis, and nostoc muscorum exhibit metabolic traits conducive to the economical and sustainable production of biopolymers such as polyhydroxyalkanoates and phb, among other copolymers.conclusion: augmenting culture mediums with supplements like carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone, dicyclohexyl carbodiimide, monofluoroacetate, l-methionine-dl-sulfoximine, and azaserine has been shown to enhance phb production by nearly 20%. furthermore, the natural synthesis of plastics from biodegradable sources mitigates reliance on fossil fuels, rendering the process environmentally sustainable. however, the commercialization of degradable products derived from cyanobacteria faces challenges due to the comparatively lower volume of biological products and their reduced accumulation compared to heterotrophic bacteria.