ชนิดเซลล์รวมในสภาวะเขย่า กระบวนการ R-phenylacetylcarbinol ไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นแบบสองเฟสที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ ชนิดเซลล์รวมในสภาวะเขย่า R51D03005 ตติยา คำทิพย์, พนิตนันท์ สิทธิมูล, ฐิติพร ก้านบัว, นพพล เล็กสวัสดิ์* ภาควิชาวิศวกรรมอาหาร คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม่* บทคัดย่อ การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์ ในสภาวะตั้งนิ่งระดับ 100 มิลลิลิตร เป็นเวลา 48 ชั่วโมง อุณหภูมิ 25.6 องศาเซลเซียส ที่ใช้แหล่งอาหารคาร์บอนเป็นลำไยอบแห้งหมดอายุผสมกากน้ำตาล และไม่มีการเติมแหล่งอาหารไนโตรเจนอื่นเพิ่มเติม เพื่อตรวจสอบความสามารถในการผลิตสารประกอบอินทรีย์ชนิดต่าง ๆ ที่ระดับสูงสุด พบว่า Saccharomyces cerevisiae TISTR 5606 ผลิตเอทานอลและกลีเซอรอลได้ 38.4  1.3 และ 4.51  0.16 กรัมต่อลิตร Zymomonas mobilis TISTR 405 ผลิตกรดแลกติกได้ 3.93  0.15 กรัมต่อลิตร Escherichia coli TISTR 1261 ผลิตกรดซิตริกและกรดฟอร์มิกได้ 29.1  1.7 และ 2.92  0.99 กรัมต่อลิตร และ Candida utilis TISTR 5001 ผลิตกรดโพรพาโนอิกได้ 7.71  0.39 กรัมต่อลิตร สำหรับการศึกษาผลกระทบจากตัวทำละลายอินทรีย์จำพวกแอลกอฮอล์ปฐมภูมิต่างชนิด (C7 - C9) ที่มีการผสมไดโพรพิลีนไกลคอล (DPG) ในระดับ 1:1 ต่อระดับการผลิต R-phenylacetylcarbinol (PAC) สำหรับระบบของเหลวสองชั้น ที่อุณหภูมิ 8 องศาเซลเซียส ความเร็วในการเขย่า 250 รอบต่อนาที และค่า pH เริ่มต้น 6.00 พบว่าการใช้เซลล์รวมความเข้มข้น 6.12 กรัมต่อลิตรเทียบเท่ามวลชีวภาพแห้ง สามารถผลิต PAC ได้สูงสุดที่ระดับ 65.5  3.2 mM ในชั้นสารอินทรีย์ และ 7.63  0.41 mM ในชั้นฟอสเฟตบัฟเฟอร์ สำหรับระบบที่ใช้ C9 + DPG เป็นชั้นสารอินทรีย์ บทนำ ผลการทดลอง ลำไยอบแห้งทั้งเปลือกปี 2546 – 2547 มูลค่ากว่า 300 ล้านบาทยังคงตกค้างอยู่ในคลังขององค์การตลาดเพื่อเกษตรกร (อตก.) และองค์การคลังสินค้า (อคส.) รวมทั้งสิ้นประมาณ 67,000 ตัน [1] โครงงานวิจัยนี้เป็นหนึ่งในความพยายาม ที่จะช่วยแก้ไขปัญหาดังกล่าวโดยศึกษาความสามารถของจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์ในการผลิตสารอินทรีย์หลากชนิดรวมถึง R-phenylacetylcarbinol (PAC) ที่ใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตยา ephedrine [2] ด้วยการเพาะเลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีองค์ประกอบเป็นสารสกัดจากลำไยอบแห้งเน่าเสียที่ตกค้างในคลังและกากน้ำตาล Fermentation วิธีการทดลอง รูปที่ 1: ความเข้มข้นเมทานอล เอทานอลและกลีซอรอลสำหรับจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์ หลังเพาะเลี้ยง 48 ชั่วโมง ทำการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ S. cerevisiae TISTR 5606 ในอาหารเลี้ยงเชื้อระดับ 100 และ 1,500 มิลลิลิตร เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 25.6 องศาเซลเซียส และนำมวลชีวภาพที่ได้จากการเพาะเลี้ยงใช้ในระบบของเหลวสองชั้นที่มีสารตั้งต้นเบนซาลดีไฮด์และไพรูเวตโดยใช้ความเข้มข้นของมวลชีวภาพ 2 ระดับ ได้แก่ 3.06 กรัมต่อลิตร และ 6.12 กรัมต่อลิตร ต่อกระบวนการไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่น ที่สภาวะการเขย่า 250 รอบต่อนาที ที่ 8 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 72 ชั่วโมง Biotransformation รูปที่ 2: ระดับการผลิต PAC ในชั้นสารอินทรีย์ต่างชนิดสำหรับระบบของเหลวสองชั้น รูปที่ 3:โครมาโตแกรม PAC, Benzoic acid และ Benzaldehyde วิจารณ์และสรุป ผลการวิจัยพบว่าจุลินทรีย์ที่ดีที่สุดสามอันดับแรกสำหรับการผลิตเอทานอล คือ S. cerevisiae TISTR 5606 (38.4  1.3 กรัมต่อลิตร), S. cerevisiae TISTR 5020 (28.8  2.2 กรัมต่อลิตร) และ Z. mobilis TISTR 405 (12.0  0.8 กรัมต่อลิตร) ที่มีค่าสัดส่วนการผลิตเอทานอลในระดับสูงใกล้เคียงหรือเทียบเท่าค่าในทางทฤษฎี จะเห็นได้ว่า S. cerevisiae TISTR 5606 เป็นจุลินทรีย์ที่มีความสามารถสูงที่สุดจากการคัดเลือกจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์ ในการผลิตเอทานอลภายใต้สภาวะตั้งนิ่งสำหรับการเพาะเลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ประกอบไปด้วยลำไยอบแห้งหมดอายุผสมกากน้ำตาล และไม่มีการเพิ่มเติมแหล่งอาหาร ไนโตรเจนอื่น ส่วนการใช้ระบบของเหลวสองชั้นสามารถผลิต PAC ได้สูงสุดที่ระดับ 65.5  3.2 mM ในชั้นสารอินทรีย์ของ C9 + DPG และ 7.63  0.41 mM ในชั้นฟอสเฟตบัฟเฟอร์ กิตติกรรมประกาศ เอกสารอ้างอิง ทีมงานวิจัย ขอขอบคุณ สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) ฝ่ายอุตสาหกรรม สำนักงานโครงการ IRPUS ประจำปี 2551 ที่ได้สนับสนุนทุนวิจัย (R51D03005) ในครั้งนี้ [1] Fresh Plaza. 2007. http://www.freshplaza.com/news_detail.asp? id=9313 (accessed 06/12/07). [2] Hildebrandt, G. and W. Klavehn. 1932. Verfahren zur Herstellung von 1-1-Phenyl-2-methylamino- propan-1-ol. German patent 548 459.