นิสากร ทัดแก้ว, ปุญยภา สุขะปุณพันธุ์, นพพล เล็กสวัสดิ์ *

1. นิสากร ทัดแก้ว, ปุญยภา สุขะปุณพันธุ์, นพพล เล็กสวัสดิ์* ภาควิชาวิศวกรรมอาหาร คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม่* 1. บทคัดย่อ 4. ผลการทดลอง การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์ ในสภาวะตั้งนิ่งระดับ 100 มิลลิลิตร เป็นเวลา 48 ชั่วโมง อุณหภูมิ 25.6 องศาเซลเซียส ที่ใช้แหล่งอาหารคาร์บอนเป็นกากน้ำตาล และไม่มีการเติมแหล่งอาหาร ไนโตรเจนอื่นเพิ่มเติม เพื่อตรวจสอบความสามารถในการผลิตสารประกอบอินทรีย์ชนิดต่างๆ พบว่า Saccharomyces cerevisiae TISTR 5606 ผลิตเอทานอลได้ 50.5  1.6 กรัมต่อลิตร, Zymomonas mobilis TISTR 405 ผลิตกรดแลกติกได้ 8.21  0.73 กรัมต่อลิตร, Z. mobilis TISTR 548 ผลิตกรดซิตริกและกรดฟอร์มิกได้ 10.2 4.8 และ 0.78  0.07 กรัมต่อลิตร, S. cerevisiae TISTR 5339 ผลิตกรดอะซิติกได้ 2.70  1.59 กรัมต่อลิตร, Candida utilis TISTR 5001 ผลิตกรดโพรพาโนอิกได้ 8.04  1.04 กรัมต่อลิตร และ S. cerevisiae TISTR 5020 ผลิตกลีเซอรอลได้ 3.14  0.33 กรัมต่อลิตร ส่วนการศึกษาผลกระทบจากตัวทำละลายอินทรีย์จำพวกแอลกอฮอล์ปฐมภูมิต่างชนิด (C7 - C9) ที่มีการผสมไดโพรพิลีนไกลคอล (DPG) ในระดับ 1:1 ต่อระดับการผลิต R-phenylacetylcarbinol (PAC) สำหรับระบบของเหลวสองชั้น ที่อุณหภูมิ 8องศาเซลเซียส ความเร็วในการเขย่า 250 รอบต่อนาที และค่า pH เริ่มต้น 6.00 พบว่าการใช้เซลล์รวมความเข้มข้น 6.12 กรัมต่อลิตรเทียบเท่ามวลชีวภาพแห้ง สามารถผลิต PAC ได้สูงสุดที่ระดับ 75.81.8 mM ในชั้นสารอินทรีย์และ 6.830.29 mM ในชั้นฟอสเฟตบัฟเฟอร์ สำหรับระบบที่ใช้ C8 + DPG เป็นชั้นสารอินทรีย์ หมายเหตุYX/S : สัดส่วนการผลิตมวลชีวภาพต่อน้ำตาลทั้งหมดที่ใช้ไป และ YP/S : สัดส่วนการผลิตเอทานอลต่อน้ำตาลทั้งหมดที่ใช้ไป 2. บทนำ กากน้ำตาลเป็นแหล่งอาหารที่เหมาะสมต่อการเจริญของเชื้อจุลินทรีย์ และมีคุณภาพเทียบเท่าอาหารเลี้ยงเชื้อที่ใช้ซูโครสร่วมกับเปปโตนป็นแหล่งอาหารคาร์บอนและไนโตรเจนสำหรับการเพาะเลี้ยงเชื้อรา Aspergillus spp. [1] Liu และคณะ[2] พบว่าอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีการเติมกากน้ำตาลทำให้ S. cerevisiaeสามารถผลิตเอทานอลได้ร้อยละ 95.3 ซึ่งใกล้เคียงกับทางทฤษฎี รายงานการศึกษานี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิจัยที่นำลำไยอบแห้งค้างสต็อกมาผลิตเป็นสารเคมี เพื่อต่อยอดผลงานวิจัยทีมงานนักศึกษาทุนสกว.[3] ที่นำกากน้ำตาลมาผสมกับสารสกัดจากลำไยอบแห้งเพื่อผลิตเอทานอล โดยยังไม่มีการศึกษาที่ใช้เฉพาะกากน้ำตาล เป็นอาหารเลี้ยงเชื้อสำหรับจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์ เพื่อตรวจสอบศักยภาพในการผลิตสารอินทรีย์ รวมถึง R-phenylacetylcarbinol (PAC) ที่ใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตยา ephedrine 3. วิธีการทดลอง รูปที่ 1 : การเปรียบเทียบร้อยละน้ำตาลรวมทั้งหมดสำหรับจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์ที่เวลาเริ่มต้นและหลังเพาะเลี้ยง 48 ชั่วโมง ใช้เซลล์รวมที่ผลิตได้ในระดับ 1,500 มิลลิลิตร ไปใช้ในกระบวนการไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นแบบของเหลวสองชั้นในการผลิต PAC จากไพรูเวตและเบนซาลดีไฮด์ ที่สภาวะการเขย่า 250 รอบต่อนาทีที่ 8 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 72 ชั่วโมง สำหรับมวลชีวภาพเข้มข้น 3.06 และ 6.12 กรัมเทียบเท่ามวลชีวภาพแห้งต่อลิตรตามลำดับ ประกอบไปด้วย 1. เชื้อจุลินทรีย์ - เชื้อจุลินทรีย์5 ชนิด รวม 15 สายพันธุ์C. utilis(TISTR No. 5001, 5032, 5043, 5046, 5198 และ 5352), Escherichia coli(TISTR No. 361 และ 1261), Klebsiella sp.(TISTR No. 1383), S. cerevisiae(TISTR No. 5020, 5339 และ 5606) และ Z. mobilis(TISTR No. 405, 548 และ 550) 2. อาหารเลี้ยงเชื้อ - สารละลายโมลาซเข้มข้นโดยมีความเข้มข้นของน้ำตาล ทั้งหมดไม่ต่ำกว่า 70 กรัมต่อลิตร 3.การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ - เพาะเลี้ยงเชื่อจุลินทรีย์ที่ 25.6 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 36 ชั่วโมง 4.การเก็บตัวอย่าง - ทำการเก็บตัวอย่างทุก 3 ชั่วโมงตั้งแต่เวลา 0 จนถึง 24 ชั่วโมง และเก็บทุก 6 ชั่วโมง หลังจากนั้นจนถึง 36 ชั่วโมง 5. วิเคราะห์ผล 6. นำมวลชีวภาพที่ได้จากการเพาะเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์ S. cerevisiae TISTR 5606 ที่ความเข้มข้น 3.06 และ 6.12 กรัมมาผสมกับเบนซาลดีไฮด์และไพรูเวต 7. นำไปทำการเขย่าโดยเครื่องเขย่าที่อัตราเร็ว 250 รอบต่อนาที ณ 8 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 72 ชั่วโมง 8. เก็บตัวอย่าง 9. แยกชั้นสารละลายระหว่าง aqueous phase กับ organic phase 10. วิเคราะห์ผล รูปที่ 2 :โครมาโตแกรม PAC, Benzoic acid และ Benzaldehyde รูปที่ 3 :ระดับการผลิต PAC ในชั้น organic สำหรับระบบของเหลวสองชั้น 5. สรุปผลการทดลอง S. cerevisiae TISTR 5606 เป็นจุลินทรีย์ที่มีความสามารถสูงที่สุดจากการคัดเลือกจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์ ในการผลิตเอทานอลภายใต้สภาวะตั้งนิ่ง สำหรับการเพาะเลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีแต่กากน้ำตาล และไม่มีการเพิ่มเติม แหล่งอาหารไนโตรเจนอื่น เป็นเวลา 48 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 25.6 องศาเซลเซียส ส่วน S. cerevisiae TISTR 5020 เป็นจุลินทรีย์ที่มีความเหมาะสมเป็นอันดับที่สอง ส่วนการใช้ระบบของเหลวสองชั้นสามารถผลิต PAC ได้สูงสุดที่ระดับ 75.81.8 mM ในชั้นสารอินทรีย์ของ C8 + DPG และ 6.830.29 mM ในชั้นฟอสเฟตบัฟเฟอร์ 6. เอกสารอ้างอิง 6. เอกสารอ้างอิง [1] Dorta, C., R. Cruz, P.O. Oliva-Neto and D.J.C. Moura. 2006. Sugarcane molasses and yeast powder used in the fructo-oligosaccharides production by Aspergillus japonicus-FCL 119T and Aspergillus niger ATCC 20611. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 33(12): 1003-1009. [2] Liu, C.Z., F. Wang and F. Ou-Yang. 2009. Ethanol fermentation in a magnetically fluidized bed reactor with immobilized Saccharomyces cerevisiae in magnetic particles. Bioresource Technology 100(2): 878-882. [3] พรรณทิวา พุทธาเทพ, ขวัญตา เสมอเชื้อ, นพพล เล็กสวัสดิ์. 2551. การประยุกต์ใช้กระบวนการไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นแบบสองเฟสในการผลิต PAC ด้วยจุลินทรีย์ที่ใช้ลำไยอบแห้งเป็นแหล่งอาหารคาร์บอน. งานนิทรรศการแสดงผลงานพัฒนาเทคโนโลยีทุนปริญญาตรี สกว. ครั้งที่ 6 (IRPUS51 Project Expo), 28 – 30 มีนาคม 2551, รอยัล พารากอน ฮอลล์, ชั้น 5 สยามพารากอน, กรุงเทพฯ. โครงการวิจัย R50D03006. 7. กิตติกรรมประกาศ ทีมงานวิจัย ขอขอบคุณ สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และสำนักงาน กองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) ฝ่ายอุตสาหกรรม สำนักงานโครงการ IRPUS ประจำปี 2551 ที่ได้สนับสนุนทุนวิจัย (R51D03007)