Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/47131
Title: ผลของความเข้มข้นของกลีเซอรอล ออกซิเจนที่ละลาย ความเป็นกรด-เบสต่อการหมักของ Hansenula polymorpha ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบถังกวน
Other Titles: Effects of glycerol concentration, dissolved oxygen and ph on fermentation of hansenula polymorpha in stirred tank bioreactor
Authors: ลลิตา อุปสัน
Advisors: ศรินทิพ สุกใส
ณัฏฐา ทองจุล
Other author: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
Advisor's Email: Sarintip.So@Chula.ac.th
Nuttha.T@Chula.ac.th
Subjects: กลีเซอรีน
เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ
Glycerin
Bioreactors
Issue Date: 2554
Publisher: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract: Hansenula polymorpha หรือ Pichia angusta ถูกจัดอยู่ในกลุ่มเมทิลโลโทรฟิกยีสต์ คือเป็นยีสต์ที่สามารถใช้กลีเซอรอลและเมทานอลเป็นแหล่งคาร์บอนในการเจริญได้เป็นอย่างดี ทนต่ออุณหภูมิสูงประมาณ 20 – 45OC ทั้งยังสามารถเจริญในภาวะความหนาแน่นเซลล์สูง นิยมใช้เป็นเซลล์เจ้าบ้านในการผลิต heterologous protein เช่น human epidermal growth factor (hEGF), hepatitis B vaccine, insulin, hirudin, interferon α2a และเอนไซม์ต่าง ๆ งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาการเจริญของ H. polymorpha ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบถังกวน โดยทำการเพาะเลี้ยงด้วยกระบวนการหมักแบบแบตช์แปรผันปัจจัยที่ต้องการศึกษา คือ ความเข้มข้นเริ่มต้นของกลีเซอรอลที่ 10, 30 และ 50 กรัมต่อลิตร ค่าออกซิเจนละลายที่ 40 และ 80% ค่ากรด-เบสที่ 3.5 และ 5.5 ติดตามการเจริญโดยวัดค่าน้ำหนักเซลล์แห้ง (dry cell weight) ผลผลิตมวลเซลล์ ( yield) อัตราการเจริญจำเพาะ (specific growth rate) และอัตราการผลิต (productivity) พบว่า กระบวนการหมักที่มีการใช้ความเข้มข้นเริ่มต้นของกลีเซอรอล 10 กรัมต่อลิตร ค่าออกซิเจนละลาย เท่ากับ 40 เปอร์เซ็นต์ และค่ากรด-เบส เท่ากับ 5.5 เป็นกระบวนการหมักที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด สำหรับการหมักแบบแบตช์ใช้ความเข้มข้นเริ่มต้นกลีเซอรอล เท่ากับ 50 กรัมต่อลิตร ค่าออกซิเจนละลาย เท่ากับ 80 เปอร์เซ็นต์ ค่ากรด-เบส เท่ากับ 5.5 เป็นการหมักแบบแบตช์ที่ให้น้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุด คือ 34.70 กรัมต่อลิตร ที่ชั่วโมงที่ 48 ส่วนการหมักด้วยกระบวนการหมักแบบเฟดแบตช์ ด้วยภาวะที่ใช้ความเข้มข้นเริ่มต้นของกลีเซอรอล เท่ากับ 10 กรัมต่อลิตร ควบคุมค่ากรด-เบสของน้ำหมักเป็น 5.5 และค่าออกซิเจนละลายที่ระดับ 40 เปอร์เซ็นต์ โดยเริ่มทำการเติมกลีเซอรอลความเข้มข้น 100 กรัมต่อลิตร ด้วยอัตรา 0.3321 มิลลิลิตรต่อนาที ที่ชั่วโมงที่ 12 โดยใช้อัตราการเติมแบบเอ็กโพเนนเชียล และทำการควบคุมอัตราส่วนของแหล่งคาร์บอนและไนโตรเจน (C:N ratio) เท่ากับ 1.75 ได้น้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุด เท่ากับ 66.39 กรัมต่อลิตร ที่ชั่วโมงที่ 45 มีอัตราการเจริญจำเพาะตลอดกระบวนการหมัก เท่ากับ 0.1008 ต่อชั่วโมง อัตราการผลิตมวลเซลล์ เท่ากับ 1.1445 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และผลผลิตมวลเซลล์ เท่ากับ 1.0613 กรัมต่อกรัมกลีเซอรอล ซึ่งได้น้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุดเป็นสองเท่าของการหมักแบบแบตช์ที่ใช้ความเข้มข้นเริ่มต้นของกลีเซอรอล เท่ากับ 50 กรัมต่อลิตร และสูงกว่าการหมักแบบเฟดแบตช์ซึ่งไม่ได้ทำการควบคุมค่า C:N ratio ของสารอาหารที่ใช้ในการเติม จากการคำนวณทางสถิติด้วยวิธี 2-level factorial design จะเห็นว่าปัจจัยทั้ง 3 มีผลร่วมกันต่อการเจริญของ H. poloymorpha เมื่อพิจารณาปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักเซลล์แห้ง พบว่า ความเข้มข้นของ กลีเซอรอลเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลทางบวกมากที่สุด แต่กลับส่งผลทางลบต่ออัตราการเจริญจำเพาะสูงสุด, อัตราการผลิตมวลเซลล์ และผลผลิตมวลเซลล์ ซึ่งเป็นค่าที่แสดงประสิทธิภาพของกระบวนการหมัก สำหรับปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพกระบวนการหมักมากที่สุด ได้แก่ ปัจจัยของค่ากรด-เบส และค่าออกซิเจนละลายเป็นปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญน้อยที่สุด
Other Abstract: Hansenula polymorpha, aka Pichia angusta, is a thermotolerant and methylotrophic yeast. It can utilize both glycerol and methanol as a sole carbon source and grow at a high cell density from 20 to 45OC. H. polymorpha has been developed as a high yield production host for heterologous proteins such as human epidermal growth factor (hEGF), hepatitis B vaccine, insulin, hirudin, interferon α2a, and industrial enzymes. In this research, the growth of H. polymorpha in a stirred tank bioreactor was observed. The effects of initial glycerol concentrations (10 g/L, 30 g/L and 50 g/L), dissolved oxygen (40% and 80%) and pH (3.5 and 5.5) on growth were investigated during batch culture. The growth of H. polymorpha was determined by analysis of dry cell weight, yield, specific growth rate and productivity. It was found that 10 g/L initial glycerol concentration, 40% dissolved oxygen and pH 5.5 gave high bioreactor productivity. While the maximum cell dry weight was reached to 34.70 g/L at 48 h in batch fermentation using 50 g/L initial glycerol with the pH control at 5.5 and the DO level maintained at 80% saturated air. The optimal condition for fed-batch culture were at 10 g/L initial glycerol concentration, 40% dissolve oxygen and pH 5.5. After 12 h of batch culture, exponential feeding was applied at the C:N ratio of 1.75 to achieve the maximum cell dry weight of 66.39 g/L at 45 h. On the basis of the results of factorial design, the maximum dry cell weight of H. polymorpha was strongly affected by the initial glycerol concentration, following by pH and dissolve oxygen, respectively. However, the increase in initial glycerol concentration showed inverted effects on yield, specific growth rate and productivity. While pH had clearly shown the positive effect on the productivity.
Description: วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2554
Degree Name: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level: ปริญญาโท
Degree Discipline: เทคโนโลยีชีวภาพ
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/47131
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2011.2044
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2011.2044
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
lalita_up.pdf1.9 MBAdobe PDFView/Open


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