تولید اتانول توسط قارچ‌ های میکروسکوپی، جلسه سوم

هدف: در این پروژه، به دنبال جایگزینی برای سوخت‌ های فسیلی هستیم و در این مسیر، توان تولید اتانول توسط قارچ ‌های میکروسکوپی مختلف را با یکدیگر مقایسه می‌کنیم.

حداقل زمان مورد نیاز برای انجام پروژه: 5 هفته

هزینه برآوردی: متوسط

سطح دشواری: سخت

ادامۀ روش کار...

مرحله‌ سوم: تولید الکل توسط مخمر

100 میلی ‌لیتر از محیط کشت جدول یک را درست کرده و در ارلن 250 میلی ‌لیتری ریخته، سپس از سویه‌ مخمری که دارای فعالیت تخمیری مطلوبی است، چند کلنی برداشته و در آن تلقیح كنید.

ارلن را در دمای 30 درجه‌‌ سانتی‌گراد و دور همزن rpm 180 به مدت دو روز انکوبه کنید (توضیح دستگاه انكوباتور شكل‌دار در پروژه‌ «ساخت محیط كشت خانگی برای رشد میكروب»). پس از این مدت در شرایط استریل 150 میلی‌ لیتر دیگر محیط کشت به ارلن حاوی کشت مخمر اضافه كنید و دو روز دیگر در دمای 30 درجه‌ سانتی‌گراد با دور rpm 50 انکوبه كنید.

در مایع تخمیر حاصل شده 5 تا 10 درصد الکل وجود دارد که برای متراکم شدن آن از روش تقطیر استفاده می ‌كنید.

روش تعیین وجود الکل در محیط:

قبل از تقطیر می توان با یک تست ساده پی به وجود الکل برد.

5/0 گرم دی کرومات پتاسیم + 2 سی‌سی محلول رویی محیط الکل + 2 سی‌سی اسید سولفوریک 1 نرمال تشکیل رنگ سبز زیتونی نشان دهنده‌ وجود الکل است.

مرحله‌ چهارم: تقطیر اتانول

تقطیر یک فرایند فیزیکی برای جداسازی مواد با نقطه‌‌ی جوش متفاوت است. ما از این ویژگی استفاده می‌ کنیم تا الکل را از محیط تخمیری جدا کنیم.

جعبه ابزار زیستی

دستگاه تقطیر

شکل 4- دستگاه تقطیر

همان‌طور‌ که در تصویر می ‌بینید این سیستم شامل یک فلاسک ته ‌گرد حاوی محیط تخمیری است که متصل به ستون تقطیر است و از زیر حرارت می ‌بیند. به انتهای این ستون یک دماسنج طوری متصل می‌ شود که انتهای جیوه ‌ای آن پایین دهانه‌ بازوی جانبی ستون قرار گیرد.

بازوی جانبی ستون تقطیر به مبرد آبی متصل است. به این‌صورت که آب از پایین وارد بازوی جانبی شده و از بالا خارج می ‌شود. به این ترتیب بخارهایی که وارد این قسمت شده ‌اند خنک شده و مایع شده و در ارلن انتهایی جمع آوری می ‌شوند.

برای انجام صحیح عمل تقطیر باید گرمای کافی درون فلاسک تقطیر ایجاد شود تا مایع به صورت منظم و با سرعت یکنواخت تقطیر گردد. عدم تامین حرارت کافی باعث توقف تقطیر و خطا در سنجش دما می‌ شود و حرارت زیاد نیز موجب جهش محلول تقطیر و باز هم خطا در آزمایش می ‌شود.

توجه توجه!! یک دستگاه تقطیر آماده به کار، باید با اتمسفر ارتباط داشته باشد تا از خطر انفجار جلوگیری شود. به این معنی که سیستم نباید کاملاٌ بسته باشد.

میزان اعمال حرارت باید منظم باشد تا مایع به آرامی جوشیده و با سرعتی یکنواخت  و آرام (حدود 30 تا 60 قطره در دقیقه) تقطیر شود. سه محدوده‌ دمایی برای این تقطیر لازم است:

1: 78-82 درجه‌ سانتی ‌گراد

2: 82-88 درجه‌ سانتی‌ گراد

3: 88-95 درجه‌ سانتی‌ گراد

در هر مرحله باید ظرف جمع آوری کننده را تعویض کرد تا مایع 1، 2 و 3 با هم مخلوط نشوند. باقیمانده محلول پس از محدوده دمایی 88 تا 95 درجه‌ سانتی‌ گراد دور ریختنی است. جزء 1 شامل اتانول است. در صورتی که مقدار آن کمتر از 5/3% حجم مایع تقطیر شونده باشد اجزا 1، 2 و 3 را با هم مخلوط کرده و مجددا تقطیر كنید.

تمامی این مراحل باید برای نمونه ‌های مختلف مخمر که از مواد غذایی متفاوت جدا کرده ‌اید، انجام شود.

نتایج قابل مشاهده

حجم الکل بدست آمده برای ما مهمترین معیار است. این حجم بین سویه‌ های مختلف مخمر مقایسه و در جدولی نوع ماده‌ غذایی و میزان الکل تولیدی آن نوشته می‌شود.

میزان الکل تولیدی در pH‌ های مختلف محیط تخمیری را نیز مقایسه كنید و بهترین pH را برای تولید الکل به دست آورید.

امکان دارد که زمان فساد ماده‌ غذایی نیز بر میزان تولید الکل تأثیر‌گذار باشد. لذا تولید الکل یک نوع ماده‌‌ غذایی با فسادهای چند روزه و متفاوت از نظر زمانی را نیز مقایسه كنید.

سؤالاتی كه بعد از انجام پروژه می‌ توانید به آنها پاسخ گویید.

1-  با توجه به تركیبات مختلف استفاده شده برای رشد بعضی از انواع قارچ ‌ها، فرضیات خود را جهت افزایش بازده تولید الكل بگویید.

2- در پروژه‌ خود، كدام ‌یك از میكروارگانیسم‌ها (قارچ‌ یا باكتری) توانایی تولید اتانول بیشتری داشته است؟ دلیل آن را بیابید.

3- با توجه به مطالبی كه در این پروژه آموختید علت ترش شدن خمیر نان را توضیح دهید.

منابع

1- كروگر. ولف، كروگر. آنالیز، بیوتكنولوژی، میكروبیولوژی صنعتی. مترجمان: سیدعلی مرتضوی، رسول كدخدایی، مهدی كریمی، سعید رحیمی یزدی. انتشارات دانشگاه فردوس مشهد، 1381.

2- آموزش بیوتكنولوژی در مدارس. گروه مؤلفان منتخب یونسكو. مترجمان: محمدرضا دلویی، سامیه خسروی نیا، امیرعباس سامانی، فرزان مجیدفر، انتشارات مركز ملی تحقیقات مهندسی ژنتیك و تكنولوژی زیستی، 1373.

* در سایت ‌های زیر نیز می‌توانید در ارتباط با انواع قارچ‌‌ ها، كاربردهایشان، بیماری‌ هایی كه ایجاد می‌كنند و .... همراه با تصاویرشان، اطلاعات مفیدی به‌دست آورید:

Doctorfungus.o

مطالب مرتبط:

تولید اتانول توسط قارچ‌ های میکروسکوپی، جلسه اول

تولید اتانول توسط قارچ‌ های میکروسکوپی، جلسه دوم

 تولید اتانول توسط قارچ‌ های میکروسکوپی، جلسه سوم

تولید اتانول توسط قارچ‌ های میکروسکوپی، جلسه چهارم

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: مهبان رحیمی فرد

تنظیم: زینب شاه مرادی