دانلود مقاله آبکافت سورفکتین بر روی کربن فعال – اویر ۲۰۱۹

دانلود مقاله آبکافت سورفکتین بر روی کربن فعال – اویر ۲۰۱۹

Abstract

Surfactin is obtained through biocatalysis by microorganisms. In our biorefinery concept, it is purified on activated carbon (AC) during downstream processing. Besides cyclic surfactin, it is possible to obtain linear surfactin analogues, when AC with specific properties is used. In the present article, the hydrolysis of various cyclic surfactin analogues mediated by activated carbon is described. Hydrolysis products were identified using HPLC/UV/MS and (Q-TOF)MS/MS. Hydrolytic activity of six commercial and three modified activated carbons was evaluated. The porous texture of ACs was determined by sorption measurements and elemental composition of ACs surface – by SEM-EDS analysis. Their pHPZC value and moisture, ash, and volatile matter content using proximate analysis were also determined. Properties of ACs were correlated with their hydrolytic activity, and the crucial role of alkaline pHPZC was found. The beneficial effect of alkaline pHPZC was further confirmed by acid modification of AC that had previously shown hydrolytic activity and lost this ability after the pHPZC decrease.

Conclusions

Fermentation of rapeseed meal by Bacillus subtilis results with some value-added products such as biosurfactants, biopolymers, and feed additives. In our biorefinery, we utilize activated carbon for purifying surfactin after its biosynthesis. Modification of AC properties allows us to produce linear surfactin analogues through hydrolysis catalyzed on activated carbon. Structures of obtained compounds were predicted based on HPLC/UV/MS analysis. It revealed that the molecular ion peaks corresponding to new HPLC-UV peaks have m/z = 1012.8, 1026.8, 1040.8, and 1054.8. These correspond to Da higher six major surfactin standard peaks of four homologs that differ in their βhydroxy fatty acid chain length: C12, C13, C14, and C15. To identify the surfactin bond that undergoes hydrolysis, tandem mass spectrometry was performed. Fragmentation ions from the b and y series were found in the spectra of ions of all seven analogues – C10-C16, and in the spectra of the in-source generated linear surfactin peptide fragment with m/z = 685.4501 Da. Fragmentation paths of all ions enable us to state that hydrolytic cleavage occurs at the lactone bond. The peptide ring opens, that results in linear surfactin analogues.

-----------------------------------

چکیده

سورفکتین از کاتالیز میکروارگانیسم ها بدست می آید که در مفهوم پالایش زیستی ما، طی پردازش پایین دست بر روی کربن فعال (AC) خالص می شود. وقتی AC با خواص ویژه مورد استفاده قرار می گیرد ممکن است علاوه بر سورفکتین حلقوی، آنالوگ های خطی سورفکتین نیز بدست آیند. در مقاله پیش رو، هیدرولیز آنالوگ های سورفکتین حلقوی مختلف بواسطه کربن فعال که شرح داده می شود، صورت گرفته و محصولات هیدرولیز با استفاده از HPLC/UV/MS شناسایی شده اند. در این مقاله همچنین فعالیت هیدرولیزی شش کربن فعال تجاری و سه کربن فعال اصلاح شده ارزیابی شده است. بافت متخلخل ACs با اندازه گیری میزان جذب و ترکیب اصلی سطح ACs بوسیله تجزیه SEM-EDS مشخص شده، و مقدار pHPZC و رطوبت، خاکستر و محتوای ماده فرار آنها نیز با استفاده از تجزیه گروهی تعیین شده و خواص ACs با فعالیت هیدرولیتیک آنها ارتباط داده شده و نقش اصلی pHPZC آلکالین معین شده است. اثرات سودبخش pHPZC آلکالین نیز با تعدیل اسید AC که قبلا فعالیت هیدولیتی نشان داده بود، و این توانایی بعد از کاهش pHPZC از بین رفته بود، مورد تایید قرار گرفته است.

نتایج

تخمیر کنجاله کا بوسیله باکتری باسیلوس سوبتیلیس منجر به تولید مقدار زیادی از محصولاتی مانند سورفکتانت های زیستی، پلیمرهای زیستی، و افزودنی های خوراکی می شود. ما در پالایش زیستی، برای خالص سازی سورفکتین بعد از بیوسنتز آن از کربن فعال استفاده می کنیم. اصلاح خواص AC به ما اجازه می دهد تا آنالوگ های سورفکتین خطی را از طریق هیدرولیز کاتالیز شده بر روی کربن فعال تولید کنیم. ساختارهای ترکیبات بدست آمده بر اساس آنالیز HPLC/UV/MS پیش بینی شدند. این آنالیز نشان دادند که پیک های یون مولکولی مطابق با پیک های HPLC-UV جدید دارای m/z = 8/1012، ۸/۱۰۲۶، ۸/۱۰۴۰، و ۸/۱۰۵۴ می باشند، که این مقادیر با Da بالاتر شش پیک استاندارد سورفکتین اصلی چهار آنالوگ که از لحاظ طول زنجیره β – هیدروکسی اسید چرب، ۱۲C، ۱۳C، ۱۴C، و ۱۵C متفاوتند، سازگار هستند. برای شناسایی پیوند سورفکتین تحت هیدرولیز، طیف سنجی جرمی پشت سر هم انجام دادیم. تفکیک یون ها از سری های b و y در طیف یون های هر هفت آنالوگ ـ ۱۶C-10C ـ و طیف قطعه پپتید سورفکتین خطی تولید شده در منبع با Da4501/685 = m/z یافت شدند. مسیرهای تفکیک یون ها ما را قادر به بیان این نکته می کند که کلواژ هیدرولیز در پیوند لاکتون صورت می گیرد و حلقه پپتیدی باز شده و منجر به تولید سورفکتین خطی می شود.

دانلود فایل پی دی اف مقاله