زمينه فني اختراع: بخش الف زير بخشهاي "مواد غذايي- تنباكو" و "سلامتي و بهداشت، سرگرمي و تفريحات" در اين اختراع يك آركه باكتر نمك دوست بومي ايران با نام Halorubrum sp. TBZ112 از درياچه اروميه كه يكي از ذخيرگاه¬هاي مهم ميكروارگانيم¬هاي نمك دوست مي¬باشد شناسايي گرديد كه توانايي قابل توجهي در توليد رنگدانه هاي كاروتنوييدي به ميزان 3.9 ميلي گرم به ازاي هر ليتر در شرايط بهينه از نظر دما، غلظت نمك و pH از خود نشان داد. استخراج كاروتنوييدها توسط حلال استون- متانول به نسبت 7 به 3 حجمي به آساني در دماي اتاق صورت گرفت كه بازده بيشتري نسبت به روش¬هاي ديگر مثل شكستن ديواره ميكروارگانيسم با روش¬هاي مكانيكي دارد و مي تواند در فرآيند توليد انبوه در آينده مقرون به صرفه باشد. در ضمن وجود غلظت بالاي نمك در محيط كشت باكتري، ميزان آلودگي با ساير ميكروارگانيسم ها را كاهش داده كه در توليد صنعتي مي تواند يك نقطه قوت محسوب شود. سه كاروتنوئيد عمده باكتريوروبرين، ليكوپن و بتاكاروتن به ترتيب با سهم 68.85%، 15.13% و 17.1%، مهمترين كاروتنوئيدهاي موجود در عصاره باكتري تعيين شد. در ضمن از آنجا كه استاندارد تجاري باكتريوروبرين در بازار وجود ندارد اين سويه مي تواند جهت توليد باكتريوروبرين و عرضه به بازار به كار رود.

اختراع « نانو ذرات ليپيدي با اندازه ذرات بسيار ريز به عنوان حاملي براي تركيبات وظيفه دار» در زمينه مواد غذايي، دارويي، آرايشي و بهداشتي مي باشد. تركيبات وظيفه دار مواد حساس در برابر تخريب مي باشند و اغلب به همراه يك حامل استفاده مي شوند. نانو ذرات ليپيدي به عنوان يك حامل براي تركيبات وظيفه دار عمل مي كنند. آنها داراي مزاياي سيستم¬هاي حاملي قبلي هستند و معايب آنها را ندارند. براي تهيه نانو ذرات ليپيدي ابتدا يك فاز روغني شامل تركيب وظيفه دار، چربي جامد، روغن مايع و آنتي اكسيدان در يك حلال امتزاج پذير با آب در دماي بالا حل مي شود. سپس يك فاز آبي حاوي سطح فعال تهيه مي شود. فاز آلي تهيه شده به سرعت به فاز آبي در حال همزدن اضافه مي گردد. سپس تا دماي محيط خنك مي شود تا نانو ذرات ليپيدي تشكيل شوند. ديسپرسيون حاصل مي تواند خشك شده و به پودر جامد تبديل گردد. اين نانو ذرات ليپيدي قابليت حمل تركيبات وظيفه دار در صنايع غذايي، دارويي، آرايشي و بهداشتي و حفاظت آنها در برابر تخريب¬ را دارند. همچنين مي توانند كارايي و ميزان جذب اين مواد را با توجه به اندازه ذرات ريزشان افزايش دهند

ساكارومايسس سرويزيه تخميركننده قوي است كه كارايي بسيار بالايي در صنعت تخمير دارد و طي فرآيند تخمير، اتانول بالايي توليد مي نمايد. براي كاهش هزينه هاي توليد محصولات ميكروبي در صنعت، بهتر است از محصولات فرعي يا ضايعات كشاورزي به عنوان سوبسترا استفاده كرد. يكي از اين محصولات فرعي آب پنير مي باشد كه غني از مواد مغذي مانند ويتامين، پروتئين و اسيد آمينه ضروري مي باشد. با توجه به غناي اين ماده، قدرت آلوده كنندگي آن زياد بوده و با توجه به ميزان بالاي توليد جهاني آن، يكي از منابع بسيار مهم آلودگي محيط زيست به شمار مي رود. در اين تحقيق از مخمر ساكارومايسس سرويزيه PTTC 5269 استفاده شد. آب پنير به عنوان بستر توليد اتانول انتخاب شده، بر اساس محيط پوتيتو دكستروز براث (Potato Dextrose Broth=PDB) فرموله و نتيجه با محيط معمولي PDB مقايسه گرديد. بهينه سازي ميزان توليد اتانول در محيط كشت PDB و محيط حاوي آب پنير با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) مورد بررسي قرار گرفت. تجزيه و تحليل داده ها با استفاده از نرم افزار آماري SAS 9.1 انجام گرديد. نمودارهاي سطح پاسخ با نرم افزار STATISTICA 10 رسم شد. اثر تيمارها بر روي اتانول توليدي، وزن خشك مخمر و گلوكز باقيمانده ارزيابي گرديد. نتايج نشان داد كه ميزان وزن خشك و ميزان اتانول توليدي با تغيير محيط كشت افزايش يافت (01/0>P). تغيير محيط كشت، سبب افزايش توليد اتانول و افزايش وزن خشك مخمر شد (001/0>P). از اين رو افزودن آب پنير به عنوان روش مهم براي رسيدن به بيشترين ميزان اتانول، و بيشترين توليدات بيولوژيك انتخاب شد. اين مطالعه نشان داد كه افزودن آب پنير سبب تحريك رشد و توليد متابوليت هاي بسيار بيشتر نظير اتانول و آنزيم و ويتامين خواهد شد و بسيار مقرون به صرفه خواهد بود.

‏در حال حاضر تنها روش صنعتي جهت جداسازي بيوماس از محيط كشت استفاده ‏از سانترفيوژ !ست ولي اين روش هزينه بسيار زيادي داشته و مدت زمان زيادي نيز طول مي كشد تا عمل جداسازي (برداشت) بيوماس جلبك از محيط كشت صورت پذيرد. استهلاك دستگاه سانتريفوژ نيز زياد بوده و هزينه سرويس را بالا مي برد. با توجه به ريز بودن ذرات ميكروجلبك، استفاده از روش صافي به دليل گرفتگي سريع منافذ صافي نيز امكانپذير نيست. با توجه به اينكه يكي از مواد اوليه شناسايي شد‏ براي توليد بيوديزل استفاده از گونه هاي خاص روغني ميكروجلبك مانند دوناليلا مي باشد ولي در حال حاضر روشي كه بتواند با هزينه اندك اين گونه ها را از محيط كشت جدا نمايد. وجود ندارد لذا،طي آزمايش هاي بسيار زياد، روشي ابداع شد كه ميكروجلبك را با سرعت زياد و هزينه اندك از محيط ‏كشت جدا مي نمايد.

‏يكي از مشكلاتي كه در فرآيند توليد ميكروجلبك وجود دارد عدم وجود دستگاهي مناسب جهت برداشت ميكروجلبك از محيط كشت با سرعت زياد و هزينه پايين مي باشد. بنابراين جهت پايين آوردن هزينه و زمان مصرفي، دستگاهي طراحي و ساخته شد كه انرژي مصرفي پاييني داشته و عملكرد آن پيوسته مي باشد و مي تواند بيوماس را از حجم بالاي محيط كشت در مدت كوتاهي با راندمان بالا برداشت نمايد. كنترل پارامترها از قبيل نوع و شدت همزني، مقدار ولتاژ و شدت جريان، فاصله الكترودها و زمان اعمال جريان به راحتي در اين دستگاه امكانپذير مي باشد. دستگاه با تجهيزات موجود در داخل كشور ايران ساخته شده است تا بتوان در فازهاي بعدي اين طرح را كاربردي نموده و در مقياس صنعتي اين دستگاه را بدون وابستگي به كشورهاي پيشرفته ساخت. چنين دستگاهي در ايران و در جهان وجود ندارد ولي تحقيقات بسياري در نقاط مختلف جهان براي دستيابي به تكنولوژي ساخت اين دستگاه در حال انجام مي باشد.

در اين اختراع يك پودر حاوي كاروتنوئيد كه قابل ديسپرس شدن در محيط هاي آبي است از طريق ايجاد يك امولسيون و انجام فرايند ميكروكپسوليشن تهيه مي شود. براي اين منظور ابتدا كاروتنوئيد در يك روغن حاوي آنتي اكسيدان ديسپرس مي شود و يك فاز آبي شامل يك عامل كپسوله كننده (كه نقش پايدار كننده هم دارد) و يك آنتي اكسيدان و شكر تهيه مي شود و سپس دو فاز آبي و روغني توسط يك اموليسيفاير امولسيون مي شوند. در نهايت امولسيون تهيه شده توسط خشك كن افشانه اي خشك مي شود و پودر كاروتنوئيد كپسوله شده به دست مي آيد كه اين پودر حاصل داراي حلاليت مناسب در آب سرد و پايداري و ثبات رنگ بالا در محيط آبي مي باشد و در برابر اكسيد شدن مقاوم است.

اين اختراع بيان كننده روشي جديد و انحصاري جهت توليد و استخراج همزمان كاروتنوئيدها از سلول هاي زنده است كه شامل الف فراهم آوردن سلول يا سلول هاي توليد كننده كاروتنوئيد در محيط كشت لزوما شامل يك فاز آبي و يك فاز آلي زيست سازگار است ب) توليد و استخراج كاروتنوئيدها به داخل فاز آلي و ج - نهايتا جداسزي فاز آلي از فاز آبي است مي باشد.

توليد سوخت بيوديزل از ميكروجلبك

به دليل اهميت باكتريهاي اسيد لاكتيك در صنايع تخميري و توليد محصولات پروبيوتيكي، توليد كشتهاي آماده براي تلقيح مستقيم از نظر تكنولوژيكي و تجارت بين الملل داراي اهميت ويژه اي است. خشك كردن انجمادي در مقايسه با ساير روشهاي خشك كردن داراي مزايايي مانند حفظ خصوصيات مرفولوژيكي و بيوشيميايي باكتري، فراهم كردن نرخ زنده ماني بالاتر و حفظ بهتر فعاليت متابوليسمي سلول است. اصلي ترين علت افت زنده ماني سلولها در اين روش آسيبهاي ناشي از انجماد بر سلولها است. براي جلوگيري از آسيب به سلولها در مرحله انجماد ميتوان از مواد محافظ در محيط آنها استفاده كرد. اين مواد با تشكيل فاز شيشه اي در اطراف سلولهاباعث افزايش زنده-ماني آنها در حين فرآيند مي¬شوند. در اين طرح از نانوسلولز به عنوان عامل محافظت كننده براي اسيد لاكتيك باكتريهاي بومي ايران استفاده شد.