คณะผู้จัดทำ นายพีรวัส ใจวังโลก นายกฤช สิทธิวางค์กูล

1. The Production of R-PAC using Two-Phase Biotransformation System from Dried Longan with Ion Sensitive Field Effect Transistor (ISFET) as a pH Monitoring Probe Young Scientist and Technologist Programme คณะผู้จัดทำ นายพีรวัส ใจวังโลก นายกฤช สิทธิวางค์กูล อาจารย์ที่ปรึกษา อ.ดร.นพพล เล็กสวัสดิ์

2. Introduction • ปัญหาราคาพืชผลทางการเกษตรอย่าง เงาะ มังคุด ลองกอง และลำไย ที่ตกต่ำของประเทศไทยยังคงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง • วันที่ 18 สิงหาคม 2550 เกษตรกรส่วนใหญ่ในพื้นที่จังหวัดเชียงใหม่และลำพูน ได้รับความเดือดร้อนจากปัญหาราคาลำไยตกต่ำเนื่องจากบริษัทในประเทศสาธารณรัฐประชาชนจีนไม่มั่นใจในคุณภาพลำไยสดที่ผลิต • ปัจจุบันมีลำไยค้างสต๊อกอยู่ที่องค์การคลังสินค้าถึง 2 แสนตัน

3. Introduction ข้อเสนอแนะในการแก้ปัญหา • การนำลำไยอบแห้งที่หมดอายุมาเป็นแหล่งอาหารคาร์บอนสำหรับการผลิตเป็นเอทานอลที่สามารถนำ มาผสมกับน้ำมันเบนซินเพื่อผลิตเป็นแก๊สโซฮอล์ (gasohol) ได้ จึงน่าจะมีส่วนช่วยบรรเทาปัญหาน้ำมันในตลาดโลก ที่มีราคาเพิ่มสูงขึ้นในปัจจุบัน ทั้งนี้มวลชีวภาพที่ผลิตขึ้นยังใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพเพื่อผลิตสารตั้งต้นสำหรับสารเคมีเพื่อการค้า เช่น R-phenylacetylcarbinol (R-PAC) ได้อีกด้วย

4. Introduction • PAC = Phenyl-Acetyl-Carbinol • R- is from Rectus (Latin)means “right” S- is from Sinister (Latin)means “left”

5. Objectives • ศึกษาผลกระทบของสัดส่วนโดยปริมาตรของโมลาซที่ใช้ผสมกับสารละลายสกัดจากลำไยอบแห้งต่อการผลิตเอนไซม์ไพรูเวตดีคาร์บอกซิเลสจากลำไยอบแห้งของ C. utilis สามสายพันธุ์ • เพื่อศึกษาการเจริญของจุลินทรีย์ในอาหารเลี้ยงปริมาตร 100 ml ที่มีสารสกัดจากลำไยอบแห้งและโมลาซผสมกันในอัตราส่วน 100:0, 75:25, 50:50, 25:75 และ 0:100 เป็นแหล่งอาหารคาร์บอน โดยมีความเข้มข้นของน้ำตาลทั้งหมด 63.5-64.4 g/l และใช้เวลาเพาะเลี้ยง 48 ชั่วโมง ณ 25.6ºC • เพื่อผลิตเซลล์รวมในถังชีวภาพขนาด 5 ลิตร ที่ใช้สารสกัดจากลำไยอบแห้งและโมลาซในอัตราส่วน 1:1 เป็นแหล่งอาหารคาร์บอน นำเซลล์ที่ได้ไปผลิต PAC จากไพรูเวตและเบนซาลดีไฮด์ สำหรับระบบสองเฟส

6. Objectives • เพื่อศึกษาผลกระทบของแอลกอฮอล์หรือไฮโดรคาร์บอน 10 ชนิด (จำนวนสายคาร์บอนตั้งแต่ 1-10) และ dipropylene glycol ต่อการผลิต R-PAC ในระบบ two-phase biotransformation ด้วยเอนไซม์ไพรูเวตดีคาร์บอกซิเลสโดยใช้ ลำไยอบแห้งเป็นแหล่งอาหารคาร์บอน • เพื่อศึกษาผลกระทบของสารผสมระหว่าง dipropylene glycol และไฮโดรคาร์บอนสายยาว (C7-C9) ต่อการผลิต R-PAC ในระบบ two-phase biotransformation ด้วยเอนไซม์ไพรูเวตดีคาร์บอกซิเลส โดยใช้ลำไยอบแห้งเป็นแหล่งอาหารคาร์บอน

7. Material Candida utilis Microorganisms Dried Longan

8. Experiments ทดสอบกับเชื้อจุลินทรีย์ Candida utilis 3 สายพันธุ์ ในอาหารเลี้ยงเชื้อ 10 ml ใช้สัดส่วนโดยปริมาตรของ โมลาซกับสารละลายสกัดจากลำไยอบแห้ง(อัตราส่วน 100:0,75:25,50:50,25:75,100:0) เป็นแหล่งอาหารคาร์บอนณ 25.6OC การทดลองที่1 การเพาะเลี้ยงกล้าเชื้อ 48 ชั่วโมง

9. Experiments ทดสอบกับเชื้อจุลินทรีย์Candida utilis3 สายพันธุ์ ในอาหารเลี้ยงเชื้อ 100 ml นำกล้าเชื้อในการทดลองที่ 1 มาเพาะเลี้ยงต่ออีก 48 ชั่วโมง ณ 25.6OC การทดลองที่ 2 การเลี้ยงด้วยสารสกัดลำไยอบแห้ง:โมลาซอัตราส่วน 100:0, 25:75, 50:50 และ 0:100

10. Experiments Analysis method HPLC Method Sugars (glucose sucrose fructose) Ethanol Acetic acid Citric acid

11. Experiments • Dry biomass • pH • PDC activity • Total soluble solid • Total sugar • Protein analysis • OD 600 Analysis method

12. Results

13. Dry biomass

14. Total sugar

15. Results Candida utilis 5302 75:25

16. Results

17. Sucrose,Glucose,Fructose - 0 h

18. Sucrose,Glucose,Fructose - 48 h

19. Acetic acid

20. Ethanol

21. pH

22. Total protein

23. Specific PDC activity

24. PDC activity

25. Discussion and Conclusions • Candida utilis TISTR5032 75:25 • Candida utilis TISTR5032 0:100 • ระดับความเข้มข้นเอทานอลสูงสุดที่ได้นี้มีค่าน้อยกว่าS. cerevisiae TISTR 5020 & 5606 ถึง 10 เท่า • การผลิตมวลชีวภาพขั้นตอนถัดไปในระดับ 1 ลิตร จำนวน 5 ขวด สำหรับกระบวนการไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นเพื่อผลิต R-PAC เลือกใช้ S. cerevisiaeแทน C. utilis ผลการพัฒนาวิธีการวิเคราะห์ความเข้มข้นของไพรูเวตโดยการตรวจสอบความเข้มข้นของไพรูเวตที่วัดได้กับสารละลายไพรูเวตมาตรฐานด้วยวิธีทางเอนไซม์ (เอนไซม์แลกเตตดีไฮโดรจีเนสควบคู่กับ NADH + H+) พบว่าการรักษาอุณหภูมิใน cell changer ของเครื่องวัดค่าการดูดกลืนแสงให้คงที่ ณ 25OC ตลอดระยะเวลาการวัด 8 นาที มีความสำคัญอย่างมากต่อค่าความถูกต้องของผลการทดลอง โดยช่วงความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงของความเข้มข้นของไพรูเวตที่วัดได้ด้วยวิธีการนี้จะอยู่ระหว่าง 0-5 mM การศึกษาผลกระทบของสัดส่วนสารสกัดจากลำไยอบแห้งต่อโมลาซเท่ากับ 0:100, 75:25, 50:50, 25:75 และ 100:0 ต่อการผลิตเอทา-นอลสำหรับ C. utilis 3 สายพันธุ์พบว่าพิสัยของช่วงความเข้มข้นของเอทานอลที่ผลิตได้ (2.98 และ 7.29 g/l สำหรับ C. utilis TISTR 5032 ที่อัตราส่วน 0:100 และ 75:25 ตามลำดับ) มีค่าเพียง 4.31 g/l ซึ่งระดับความเข้มข้นเอทานอลสูงสุดที่ได้นี้มีค่าน้อยกว่าS. cerevisiae TISTR 5020 & 5606 ถึง 10 เท่า (พรรณทิวาและคณะ 2551)การผลิตมวลชีวภาพขั้นตอนถัดไปในถังหมัก 5 ลิตร สำหรับกระบวนการไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นเพื่อผลิต R-phenylacetylcarbinol จึงเลือกใช้ S. cerevisiaeแทน C. utilis

26. Future works • ทำการผลิตเซลล์ยีสต์ S.cerevisiae TISTR 5606 ในระดับ1 ลิตร 5 ขวด และนำมวลชีวภาพที่ได้มาใช้สำหรับกระบวนการไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นแบบสองเฟสในสารละลายบัฟเฟอร์และไฮโดรคาร์บอน 10 ชนิด (จำนวนสายคาร์บอนตั้งแต่ 1-10) และ dipropylene glycol

27. Future works • ศึกษาผลกระทบของสารผสมระหว่างแอลกอฮอล์ที่มี carbon backbone สายยาว (C7-C9) และ dipropylene glycol ต่อการผลิต R-PAC ในระบบ two-phase biotransformation • ติดตามการเปลี่ยนแปลงค่า pH ด้วยด้วยหัววัดแบบ Ion Sensitive Field Effect Transistor (ISFET)