การผลิต R-phenylacetylcarbinol ในสภาวะตั้งนิ่ง ด้วยระบบของเหลวสองชั้นที่ใช้เซลล์จุลินทรีย์หมัก สารสกัดจากลำไยอบแห้งและโมลาซเป็นตัวเร่ง ปฏิกิริยาชีวภาพ Production of R-phenylacetylcarbinol in a Stand Still Condition using Biphasic System by Applying Microbial Cells Capable of Fermenting Dried Longan Extract and Molass as Biocatalysts พรรณทิวา พุทธาเทพ (Phantiwa Poodtatep), ขวัญตา เสมอเชื้อ (Khwanta Smerchuar), นพพล เล็กสวัสดิ์ (Noppol Leksawasdi) บทคัดย่อ ผลการเพาะเลี้ยงกล้าเชื้อ 10 ml ของแบคทีเรียชนิด Zymomonas mobilis TISTR No. 405 เป็นเวลา 48 h ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีกลูโคสเป็นแหล่งอาหารคาร์บอนเท่านั้น พบว่า ผลิตเอทานอลได้สูงที่สุดเท่ากับ 10.6 ± 0.53 g/l อันดับสองคือ Saccharomyces cerevisiae TISTR No (4.06 ± 0.20 g/l) ตามด้วย Candida utilis TISTR No (2.94 ± 0.15 g/l) การเพาะเลี้ยงโดยใช้แหล่งอาหารคาร์บอนเป็นสารสกัดจาก ลำไยอบแห้งและ โมลาซในอัตราส่วน 1:1 ที่ระดับ 100 ml เป็นเวลา 48 h พบว่า จุลินทรีย์ที่ใช้น้ำตาลได้ทั้งกลูโคส ฟรุกโตส และซูโครส สามารถผลิตเอทานอล (g/l) ได้ ระดับสูง เช่น S. cerevisiae TISTR No (43.4 ± 4.0), 5606 (41.8 ± 1.2) และ Z. mobilis TISTR No. 550 (38.1 ± 2.5) การทดลองไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นด้วยมวล ชีวภาพเปียกความเข้มข้น 3.06 g/l เทียบเท่ามวลชีวภาพแห้งจากการเพาะเลี้ยงในอาหาร เลี้ยงเชื้อที่มีสารสกัดจากลำไยอบแห้งและกากน้ำตาลอัตราส่วน 1:1 เป็นแหล่งอาหาร คาร์บอน ในสภาวะตั้งนิ่งสำหรับระบบของเหลวสองชั้นเป็นเวลา 24 h พบว่า S. cerevisiae TISTR No ผลิต R-phenylacetylcarbinol (PAC) ได้ทั้งหมด 3.97 และ 3.72 mM ณ อุณหภูมิ 4 และ 20 O C ตามด้วย S. cerevisiae TISTR No (3.04 และ 4.72 mM) C. utilis TISTR No (1.24 และ 2.98 mM) และ Z. mobilis TISTR No. 550 (0.86 และ 0.07 mM) Abstract The cultivation of 10 ml Zymomonas mobilis TISTR No. 405 inoculum for 48 h in the cultivation medium with glucose as a sole carbon source resulted in the highest ethanol concentration of 10.6 ± 0.53 g/l. This was followed by Saccharomyces cerevisiae TISTR No (4.06 ± 0.20 g/l) and Candida utilis TISTR No (2.94  0.15 g/l), respectively. The cultivation using 100 ml dried longan extract and molass in 1:1 ratio as a sole carbon source showed that microbes with ability to consume glucose, fructose and sucrose released high level of ethanol (g/l) included S. cerevisiae TISTR No (43.4  4.0), TISTR No (41.8  1.2) and Z. mobilis TISTR No. 550 (38.1  2.5). A biotransformation experiment was conducted using wet biomass of 3.06 g/l dry biomass equivalent from the medium with dried longan extract and molass in 1:1 ratio as carbon source. After the two phase system was stood aside for 24 h, S. cerevisiae TISTR No generated an overall R- phenylacetylcarbinol (PAC) concentration of 3.97 and 3.72 mM at 4 and 20OC which was followed by S. cerevisiae TISTR No (3.04 and 3.73 mM), C. utilis TISTR No (1.24 and 2.98 mM) as well as Z. mobilis TISTR No. 550 (0.86 and 0.07 mM). Results, Discussion & Conclusion ภาควิชาวิศวกรรมอาหาร คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (Department of Food Engineering, Faculty of Agro-Industry, Chiang Mai University) Introduction Materials & Methods [Please contact authors for detailed references] Leung-ar-pa-pong (2005) explained that more than 30,000 MT of longan fruits were due to be destroyed and the shelf-life of dried longan in current storage conditions was no longer than 3 years. The problems that could arise from burning these longan wastes included, space non-availability, difficulties of continuous burning, toxic fumes released to the environment, and wastage of valuable carbon sources. Therefore, the initiatives of employing dried longans as carbon sources for ethanol producing microbes might be more beneficial. In addition, the cells precipitate obtained after fermentation process also had the potential application for extraction of pyruvate decarboxylase (PDC) enzyme which was able to catalyze the ligation reaction between benzaldehyde and pyruvate to produce R- phenylacetylcarbinol (PAC) (Rosche et al. 2002). PAC is a valuable precursor for pharmaceutical industry in the production of ephedrine and pseudoephedrine that could be used to alleviate the symptoms of allergy and nasal congestion (Hildebrandt and Klavehn 1932, 1934). [Please contact authors for detailed references] Five species of microbes and the respective strains were ordered from Thailand Institute of Scientific and Technological Research. The glycerol stock aliquot was transferred to the sterilized inoculum medium of 10 ml. Each culture was stood aside at 25.6 o C (average temperature of Chiang Mai). Further investigation was carried out in a larger scale of 100 ml with dried longan extract and molasses in 1:1 ratio as well as corresponding 1.5 folds of nitrogen source concentration used previously in the inoculum medium. The biotransformation was performed at 4 and 20 o C in the stand still condition for 24 h with 3.06 g dry biomass equivalent/l. The biotransformation system contained two liquid phases of 5 ml volume in each phase, viz. an organic octanol phase as well as an aqueous 900 mM KH 2 PO 4 (pH 6.5/KOH) phase. The screening of microbes capable of utilizing sugars in a mixture between dried longan extract and molasses in 1:1 were carried out and resulted in three microbial strains, namely, S. cerevisiae TISTR No. 5020, TISTR No. 5606, and Z. mobilis TISTR No The production of PAC in a stand still condition using biphasic system and whole cell biocatalyst obtained from the fermentation of dried longan extract – molasses mixture was relatively small in the current study with higher level of acetaldehyde being produced. Further study aimed at increasing the level of PAC in the present system is currently under investigation by our research group. Acknowledgements The research team would like to express our gratitude to NRCT and TRF who provided us with the funding support (NRCT & TRF Fundings, 2006). sucr o s e gluc o s e fruct o s e