پیشینه تحقیق پلی هیدروکسی آلکانوآتها و میکروارگانیسم های تولیدکننده پلی-هیدروکسی آلکانوات ها و کاربرد بیوپلیمر ها در نانوکامپوزیتهای پلیمری دارای ۵۱ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد  word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود  آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.

فهرست مطالب

مقدمه    ۴
۱- انواع پلیمرهای زیست تخریب پذیر    ۵
۲- ویژگیهای پلی هیدروکسی آلکانوآتها    ۵
۱-۱- میکروارگانیسمهای تولیدکننده پلیهیدروکسیآلکانواتها    ۷
۱-۲- کوپلیمرهای هیدروکسیآلکانوات    ۱۱
۱-۳- سنتز بیوپلیمرهای هیدروکسیآلکانوات    ۱۳
۱-۴- منابع ارزانقیمت کربنی در تولید پلیمرهای PHA    ۱۴
۱-۵- سنتز پلیهیدروکسیآلکانواتها در گیاهان    ۱۶
۱-۶- اندازهگیری کمی بیوپلیمرها    ۱۷
۱-۷- خواص فیزیکی و موارد استفاده پلیمرهای زیستی    ۱۸
۱-۸- قابلیت تجزیهپذیری پلیهیدروکسیآلکانواتها    ۲۰
۱-۹- فرایندهای تولید پلی هیدروکسی آلکانوآتها    ۲۲
۱-۹-۱- فرایند  غیر پیوسته    ۲۲
۱-۹-۲- فرایند نیمه پیوسته و پیوسته    ۲۳
۱-۱۰- مدل سینتیکی رشد میکروارگانیسم    ۲۷
۱-۱۰-۱- بررسی سینتیک رشد درفرایند غیر پیوسته    ۲۹
۱-۱۱- انتقال  اکسیژن  طی فرایند بیولوژیکی تولید بیوپلیمر    ۳۱
۱-۱۱-۱- روشهای اندازه گیری    :    ۳۲
۱-۱۲- استفاده پلیهیدروکسیآلکانواتها در صنایع    ۳۴
۱-۱۳- کاربرد بیوپلیمر ها در نانوکامپوزیتهای پلیمری    ۳۷
۱-۱۳-۱- انواع نانوکامپوزیتهای پلیمری    ۳۷
۱- ۱۳-۲- روش های ساخت نانو کامپوزیتهای پلیمری    ۳۹
مراجع    ۴۲

مراجع

[۱] C.S.K. Reddy, R. Ghai, Rashmi, V.C. Kalia, Polyhydroxyalkanoates: an overview, Bioresource Technology, 87 (2003) 137-146.

[۲] M. Shimao, Biodegradation of plastics, Current Opinion in Biotechnology, 12 (2001) 242-247.

[۳] K. Sudesh, H. Abe, Y. Doi, Synthesis, structure and properties of polyhydroxyalkanoates: biological polyesters, Progress in Polymer Science, 25 (2000) 1503-1555.

[۴] S.Y. Lee, Bacterial polyhydroxyalkanoates, Biotechnology and Bioengineering, 49 (1996) 1-14.

[۵] S. Khanna, A.K. Srivastava, Optimization of nutrient feed concentration and addition time for production of poly([beta]-hydroxybutyrate), Enzyme and Microbial Technology, 39 (2006) 1145-1151.

[۶] B. Panda, P. Jain, L. Sharma, N. Mallick, Optimization of cultural and nutritional conditions for accumulation of poly-[beta]-hydroxybutyrate in Synechocystis sp. PCC 6803, Bioresource Technology, 97 (2006) 1296-1301.

[۷] L. Sharma, A. Kumar Singh, B. Panda, N. Mallick, Process optimization for poly-[beta]-hydroxybutyrate production in a nitrogen fixing cyanobacterium, Nostoc muscorum using response surface methodology, Bioresource Technology, 98 (2007) 987-993.

[۸] S. Ciesielski, A. Cydzik-Kwiatkowska, T. Pokoj, E. Klimiuk, Molecular detection and diversity of medium-chain-length polyhydroxyalkanoates-producing bacteria enriched from activated sludge, Journal of Applied Microbiology, 101 (2006) 190-199.

[۹] J.M. Luengo, B. García, A. Sandoval, G. Naharro, E.R. Olivera, Bioplastics from microorganisms, Current Opinion in Microbiology, 6 (2003) 251-260.

[۱۰] M. Bassas, E. Rodríguez, J. Llorens, A. Manresa, Poly(3-hydroxyalkanoate) produced from Pseudomonas aeruginosa 42A2 (NCBIM 40045): Effect of fatty acid nature as nutrient, Journal of Non-Crystalline Solids, 352 (2006) 2259-2263.

[۱۱] G. Braunegg, G. Lefebvre, K.F. Genser, Polyhydroxyalkanoates, biopolyesters from renewable resources: Physiological and engineering aspects, Journal of Biotechnology, 65 (1998) 127-161.

[۱۲] Y. Dai, L. Lambert, Z. Yuan, J. Keller, Characterisation of polyhydroxyalkanoate copolymers with controllable four-monomer composition, Journal of Biotechnology, 134 (2008) 137-145.

[۱۳] G.J.L. Griffin, Chemistry and technology of biodegradable polymers, Blackie Academic & Professional ; Chapman & Hall, London; New York; New York, 1993.

[۱۴] S.Y. Lee, J.-i. Choi, H.H. Wong, Recent advances in polyhydroxyalkanoate production by bacterial fermentation: mini-review, International Journal of Biological Macromolecules, 25 (1999) 31-36.

[۱۵] R.W. Lenz, R.H. Marchessault, Bacterial Polyesters:  Biosynthesis, Biodegradable Plastics and Biotechnology, Biomacromolecules, 6 (2004) 1-8.

[۱۶] D. Solaiman, R. Ashby, T. Foglia, W. Marmer, Conversion of agricultural feedstock and coproducts into poly(hydroxyalkanoates), Applied Microbiology and Biotechnology, 71 (2006) 783-789.

مقدمه

 استفاده از پلیمرها و پلاستیک ها در اغلب وسایل انسان از ریزترین آنها گرفته تا بزرگترین آنها انکار ناپذیر است. دلیل این استفاده وافر پلیمرها و پلاستیک ها در زندگی  انسان خواص بسیار زیاد آنها می باشد. مصرف سرانه پلاستیک در اروپا ۶۰ کیلوگرم و در آمریکا ۸۰ کیلوگرم در سال است [۱]. علیرغم فواید فراوان پلیمرها و پلاستیک ها، استفاده از آنها باعث معضلات زیست محیطی فراوان شده است و همین امر باعث شده است که بشر به فکر تولید پلیمرهای زیست تخریب پذیر و تخریب زیستی پلیمرها و پلاستیک ها بیافتد.

مکانیسمهای درونی و توانایی خود تنظیمی طبیعت نمی توانند این آلاینده ها را تجزیه کنند چون با این مواد نا آشنا هستند. این امر موجب شده است بسیاری از کشورها شروع به توسعه پلاستیک های قابل تجزیه زیستی کنند. بر اساس یک تخمین، بیش از ۱۰۰ میلیون تن پلاستیک هر ساله تولید می شوند. ۴۰% از این مقدار به محل های دفن زباله منتقل می شود و چند صد هزار تن هر ساله به محیط های دریایی ریخته می شوند و در مناطق اقیانوسی تجمع می یابند. سوزاندن پلاستیک ها  یکی از گزینه ها در دفع پلاستیک ها می باشد؛ اما علاوه بر پرهزینه بودن خطرناک نیز می باشد[۱-۲].

پلاستیک هایی که کاملا تجزیه پذیرند، نسبتاٌ جدید و نوید دهنده اند که به خاطر بهره گیری از باکتریها برای تشکیل بیوپلیمر می باشد که عمدتاٌ شامل پلی هیدروکسی آلکانویت ها[۱]، پلی لاکتیک اسیدها[۲]، پلی استرهای آلیفاتیک[۳]، پلی ساکاریدها[۴]،  و یا ترکیبی از این مواد می باشند[۱].

۱- انواع پلیمرهای زیست تخریب پذیر

پلیمرهای زیست تخریب پذیر زیادی شناسایی شده اند و یکی از مهمترین آنها پلی هیدروکسی آلکانوات ها می باشد. استفاده از این گروه پلیمرهای زیست تخریب پذیر در کشاورزی و صنایع دارویی و غیره بسیار مورد توجه قرار گرفته است که دلیل آن سازگاری با محیط زیست و سامانه های حیاتی می باشد[۲].

پلی هیدروکسی آلکانوات ها ،پلیمرهای زیست تخریب پذیر هستند و به صورت ذرات درون سلولی در میکروارگانیسم های مختلف تشکیل می شوند[۳]. وزن مولکولی این پلیمرها در محدوده ۱۰^۵*۲ تا  ۱۰^۶*۳ دالتون می باشد. وزن مولکولی بر حسب نوع میکروارگانیسم و شرایط رشد تغییر می کند[۳].

یکی ازمهمترین پلی هیدروکسی آلکانوات ها، پلی هیدروکسی بوتیرات است. پلی هیدروکسی بوتیرات یک پلیمر خطی از ۳-هیدروکسی بوتیرات است و در اندازه های مختلفی از ذرات در داخل سلول موجود است. پلی هیدروکسی بوتیرات به عنوان یک منبع ذخیره انرژی و کربن برای میکروارگانیزم می باشد و تحت شرایطی مثل محدودیت نیتروژن، فسفر، اکسیژن، یون ها و غیره در داخل سلول تجمع می یابد و با رفع این محدودیت ها پلی هیدروکسی بوتیرات تجزیه می شود. پلی هیدروکسی بوتیرات جامد به عنوان یک پلی استر ترموپلاستیک زیست تخریب پذیر مورد توجه قرار گرفته است زیرا خواص شبیه به خواص تعداد زیادی از پلاستیک های سنتزی معمولی دارد[۴-۶].

۲- ویژگیهای پلی هیدروکسی آلکانوآتها

پلی هیدروکسی بوتیرات دارای خواص فیزیکی و شیمیایی شبیه به پلی اتیلن و پلی پروپیلن است و مانند پلاستیکهای معمولی در زمینه های متعددی قابل استفاده است. به عنوان مثال می توان آن را قالب ریزی کرد، توسط پرکن های غیر آلی تقویت کرد، به صورت رشته هایی به هم تابید یا به شکل ورق درآورد و دارای خواص آب بندی عالی است[۷].

طی دو دهه اخیر پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها بطور وسیعی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. آنها قابل تجزیه و سازگار با محیط‌زیست بوده و از منابع تجدید‌پذیر قابل استحصال می‌باشند. این خواص، آنها را بعنوان جایگزینی مناسب برای پلیمرهای مشتق‌شده از مواد نفتی معرفی می‌کند. بسیاری از گونه­های میکروارگانیسم که جزو اعضای خانواده Halobactericeae می­باشند قادر به تولید پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها می­باشند. تاکنون بیش ۳۰۰ گونه از این میکروارگانیسم­ها شناسایی گردیده و تعداد آن مرتبا در حال افزایش می­باشد[۸]. باکتریها قادر به سنتز طیف وسیعی از ترکیبات پلی­هیدروکسی­آلکانوات هستند و تقریبا ۱۵۰ ترکیب متفاوت از پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها تاکنون شناسایی شده است. پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها که از سلولهای باکتریها گرفته می­شوند دارای ویژگیهای مشابه با پلاستیکهای متداول نظیر پلی­پروپیلن می­باشند[۹].. پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها را برحسب نوع مونومر به دو دسته می‌توان تقسیم نمود. دسته اول پلیمرهایی با زنجیره کوتاه هستند که دارای ۳ تا ۵ اتم کربن بوده و ترد و شکننده می‌باشند. دسته دوم، پلیمرهایی با زنجیره متوسط که دارای ۶ تا ۱۴ اتم کربن بوده و دارای خاصیت الاستیکی می‌باشند[۱۰].

پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها در فرایند بیولوژیکی هوازی و در محدوده دمایی C° ۶۰ و رطوبت ۵۵% به کمپوست تبدیل می­گردند. مطالعات نشان داده است که در فرایند دفن بهداشتی^[۵]، ۸۵ درصد پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها تجزیه می­گردد. پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها           از گستره وسیعی از مواد اولیه همچون منابع تجدید پذیر (ساکاروز، نشاسته، سلولز) و منابع فسیلی (متان، نفت خام، لیگنیت)، محصولات فرعی (ملاس، آب پنیر، گلیسرول)، اسیدهای آلی مثل (اسید استیک، اسید پروپیونیک و اسید بوتیریک) و دی اکسید کربن قابل استحصال می­باشند[۱۱-۱۲].

در این مقاله به مروری بر منابع می­پردازیم که دربرگیرنده میکروارگانیسم­های مورد استفاده در تولید پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها، منابع کربنی  استفاده از گیاهان، منابع کربنی ارزان ­قیمت و همینطور تغییر نسبت بین منابع کربن، نیتروژن می­باشد. در ادامه به ویژگیهای فیزیکی، تخریب­پذیری و همینطور استفاده­های صنعتی آنها پرداخته شده است.سپس انواع نانوکامپوزتهای بیوپلیمری مورد بررسی قرارگرفت و روشهای تولید مختلف گزارش شده در تحقیقات انجام شده بررسی شد.

۱-۱- میکروارگانیسم­ های تولیدکننده پلی­ هیدروکسی­ آلکانوات­ها

پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها^[۶] استرهای هیدروکسی ­آلکانوات­ها هستند که توسط تعدادی از باکتری­ها بصورت ذخایر انرژی و کربن درون سلولی سنتز شده و بصورت گرانول در سیتوپلاسم سلولها تجمع می­یابند[۱۴]. پلی­هیدروکسی­بوتیرات^[۷] اولین عضو خانواده پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها بوده که برای اولین بار در انستیتو پاستور توسط لمون^[۸] _­­­­­­­­در سیتوپلاسم Bacillus megaterium کشف و فرمول کلی آن به صورت _n(C₄H₆O₂) توصیف شد [۹]. در سال ۱۹۴۳ برای اولین بار رابطه مستقیم تولید PHB و شکل گیری گرانول ها در جنس Bacillus مشاهده شد. گرانول ها، هر کدام توسط یک غشاء یا پوسته با ضخامت ۲ تا ۴ نانومتر احاطه شده اند و دارای پروتئین و فسفولیپید می باشند[۱۵].  گرانول های PHB جدا شده کروی بوده و دارای قطری مابین۲۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر هستند و هرکدام دارای چند هزار مولکول PHB می باشند. در حقیقت PHB سردسته خانواده پلی استرهای طبیعی می باشد که دارای ساختار اصلی ۳ کربنه هستند ولی نوع گروه آلکیل در جایگاه β یا ۳ متفاوت است. این پلیمرها بطور کلی پلی هیدروکسی آلکانویت^[۹] نامیده می شوند.مشاهده شده بود که B. megaterium در هنگام رشد در محیط کشت با محدودیت نیتروژن مقدار زیادتری از PHB را ذخیره می­کند که نشان می­داد تولید PHB در پاسخ به شرایط نامتعادل جهت رشد حاصل می­شود [۱۵].

[۱]Polyhydroxyalkanoates (PHA)

[۲] Acids  Poly Lactide (PLA)

[۳] Aliphatic polyesters

[۴] polysaccharides

[۵] Sanitary landfill

[۶] Polyhydroxyalkanoates (PHAs)

[۷] Polyhydroxybutyrate (PHB)

[۸] Lemoigne

[۹] Polyhydroxyalkanoates

تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.