Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/28941
Title: Improving amylase production of Xanthomonas campestris TISTR 840 and its effects on xanthan gum production
Other Titles: การเพิ่มการผลิตอะไมเลสของ Xanthomonas campestris TISTR 840 และผลต่อการผลิตแซนแทนกัม
Authors: Paramaporn Kerdsup
Advisors: Sumate Tantratian
Romanee Sanguandeekul
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Advisor's Email: Sumate.T@Chula.ac.th
Romanee.S@Chula.ac.th
Subjects: Amylases
Stabilizing agents
Xanthan gum
Xanthomonas campestris
Issue Date: 2008
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Raw cassava starch was used as a carbon source to produce xanthan gum by Xanthomonas campestris because its availability in Thailand. The first experiment was done in 5 liter bioreactor with 3 XOL medium containing 1% gelatinized cassava starch that was heat til the soution temperature reach to 80℃. The incubation condition was controlled at pH = 7.0, 30℃, aeration rate 0.5 vvm, and stirred at 200 rpm. It was found that the bacteria could hydrolyze starch by secreted amylase. The highest amylase activity, 0.350 U/ml was foun at 16 hour of cultivation and xanthan gum yield was 9.06 g/l. However, using gelatinized starch gave high impurity, the small molecule substance, n crude xanthan gum. There was 48.97% of impurity was found in the crude xanthan gum. From this reason, 1% of raw cassava starch was used instead of gelatinized form. The result showed amylase activity (0.2777 U/ml) was lower than cultured in gelatinized starch medium. Moreover, using raw starch gave 4 folds lower of xanthan gum yield (2.23 g/l) than using gelatinized form. However, the impurity found in crude xanthan gum produced from raw starch was 25.95%, it was significantly lower than culturing in gelatinized starch. Morover, producton of xanthan gum by raw cassava starch needed peptone as a growth factor. The variation of raw starch content by adjusted C:N ratio in the system and aeration rate were used to improved ability to produced amylase of X. campestrs. The C:N ratio was adjusted as 10:1, 20:1, and 30:1, and aeration rate at 0.0, 0.5 and 1.0 vvm were used in the Central Composite Design experiment. The result showed that increasing of C:N ratio together with aeration rate increased amylase production of the bacteria and the anthan gum was also increased. The optimum condition for highest amylase and xanthan gum production was in the same pint at C:N = 30 and applied aeration rate at 1.0 vvm. In this condition, the X. campestris produced highest amylase activity and xanthan gum at 0.344 U/ml and 7.947 g/l, respectively. Mutation of X. campestris with ethyl methansulfonate (EMS) was also used to improve new strain that could overproduce amylase. The mutant strain was selected by starch agar plate and cultured in 5 liter bioreactor to compare the ability of amylase and xanthan gum production with wild-type strain. It was found that the mutant could produce xanthan gum with significantly higher than the wild-type. The mutant and wildtype produced 5.97 and 4.31 g/l of xanthan gum, respectively.
Other Abstract: แป้งมันสำปะหลังดิบถูกนำมาใช้เป็นแหล่งคาร์บอนในการเลี้ยงเชื้อ Xanthomonas campestris เพื่อผลิตแซนแทนกัมเนื่องจากมีราคาถูกและมีการผลิตเป็นจำนวนมากในประเทศไทย จากการทดลองเลี้ยงเชื้อในถังหมักขนาด 5 ลิตร ควบคุม pH เท่ากับ 7 อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส อัตราการให้อากาศ 0.5 ลิตรต่อลิตรต่อนาที มีการกวนที่ 200 รอบต่อนาที เป็นเวลา 120 ชั่วโมง พบว่าเชื้อสามารถเจริญได้ในอาหารชนิด XOL ที่ใช้แป้งมันสำปะหลัง 1 เปอร์เซ็นต์ ที่ผ่านการทำให้สุกด้วยความร้อนเป็นแหล่งคาร์บอน เนื่องจากเชื้อสามารถผลิตเอนไซม์อะไมเลสออกมาย่อยแป้งได้ ซึ่งเชื้อผลิตอะไมเลสสได้สูงสุด 0.350 หน่วยต่อมิลลิลิตร ในชั่วโมงที่ 16 ของการเลี้ยงและผลิตแซนเทนกัมได้ 9.06 กรัมต่อลิตร แต่การใช้แป้งสุกดังกล่าวทำให้ในขั้นตอนการตกตะกอนแซนแทนกัมมีสารโมเลกุลเล็ก ปนเปื้อนมากถึงมากร้อยละ 48.97 จึงทดลองใช้แป้งมันสำปะหลังดิบ 1 เปอร์เซ็นต์ แทนการใช้แป้งสุก พบว่าเชื้อมีการเจริญที่ช้าและผลิตอะไมเลสได้ต่ำกว่าการใช้แป้งสุกคือผลิตได้ 0.277 หน่วยต่อมิลลิลิตร และผลิแซนแทนกัมได้ต่ำกว่าการใช้แป้งสุกอยู่ 8 เท่า (2.23 กรัมต่อลิตร) แต่แซนแทนกัมที่ผลิตได้มีสารโมเลกุลเล็กปนเปื้อนเพียงร้อยละ 25.95 นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่อเลี้ยงเชื้อ X. campestris ด้วยแป้งมันสำปะหลังดิบ การเติมเปปโตนลงในอาหารเลี้ยงเชื้อมีผล่อการเจริญอย่างมีนัยสำคัญ การปรับปริมาณแป้งดิบโดยปรับอัราส่วนคาร์บอนไนโรเจนในระบบและการปรับอัตราการให้อากาศจึงถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มความสามารถในการผลิตอไมเลสของ X. campestris โดยปรับอัตราส่วนคาร์บอนต่อในโตรเจนเป็น 10:1 20:1 และ 30:1 และอัตราการให้อากาศเป็น 0.0 0.5 และ 1.0 ลิตรต่อลิตรต่อนาที จากการทดลองโดยวางแผนการทดลองแบบ Central Composite Design พบว่าการเพิ่มอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนร่วมกับการเพิ่มอัตราการให้อากาศส่งผลให้เชื้อผลิตอะไมเลสได้สูงขึ้น ซึ่งทำให้ปริมาณแซนแทนกัมสูงขึ้นตามไปด้วย และสภาวะที่เหมาะสมที่สุดที่ทำให้เชื้อผลิตอะไมเลสและแซนแทนกัมได้สูงสุดอยู่ที่จุดเดียวกันคือที่อัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจน 30:1 และให้อากาศที่ 1.0 ลิตรต่อลิตรต่อนาที โดยผลิตอะไมเลสและแซนแทนกัมได้ 0.344 หน่วยต่อมิลลิลิตร และ 7.947 กรัมต่อลิตรตามลำดับ เนื่องจากการทำให้เชื้อผลิตอะไมเลสได้มากขึ้นส่งผลให้ได้ปริมาณแซนแทนกัมสูงขึ้น ในขั้นสุดท้ายจึงทำการปรับปรุงสายพันธุ์ X. campestris โดยการกลายพันธุ์ด้วยเอทิลมีเทนซัลโฟเนต และคัดเลือกสายพันธุ์กลายที่ผลิตอะไมเลสได้มากกว่าปกติมาทดลองเทียบกับสายพันธุ์ปกติพบว่า เชื้อมีการเจริญและการผลิตแซนแทนกัมสูงกว่าสายพันธุ์ปกติอย่างมีนัยสำคัญคือผลิตได้ 5.97 กรัมต่อลิตร ในขณะที่สายพันธุ์ปกติผลิตได้ 4.31 กรัมต่อลิตร
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2008
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Biotechnology
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/28941
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2008.1505
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2008.1505
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Paramaporn_ke.pdf1.52 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.