Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/6729
Title: โครงการการใช้เอนไซม์ในกระบวนการเตรียมผ้าฝ้าย : รายงานวิจัยฉบับสมบูรณ์
Authors: นภา ศิวรังสรรค์
อุษา แสงวัฒนาโรจน์
หรรษา ปุณณะพยัคฆ์
ธีระดล รุ่งเรืองกิจไกร
กิ่งกมล ชูนุกูลพงศ์
จิตติมา ฐิติธนนันท์
ชญาณี เนื่องไชยลี
Email: Napa.S@chula.ac.th
usa@sc.chula.ac.th
Hunsa.P@Chula.ac.th
ไม่มีข้อมูล
ไม่มีข้อมูล
ไม่มีข้อมูล
ไม่มีข้อมูล
Other author: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล วิทยาเขตเทคนิคกรุงเทพ. คณะวิศวกรรมศาสตร์
สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล วิทยาเขตเทคนิคกรุงเทพ. คณะวิศวกรรมศาสตร์
สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล วิทยาเขตเทคนิคกรุงเทพ. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Subjects: เอนไซม์--เทคโนโลยีชีวภาพ
ผ้าฝ้าย
Issue Date: 2544
Publisher: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract: การผลิตแอลฟา-อะไมเลสโดย Bacillus subtilis TISTR 25 ในระดับขวดเขย่าและถังหมักแบบไม่ต่อเนื่อง ขนาด 5 ลิตร สูตรอาหารที่เหมาะสมในการผลิตเอนไซม์ระดับขวดเขย่าประกอบด้วยแหล่งคาร์บอนและไนโตรเจนที่เหมาะสมคือ แป้งมันสำปะหลัง 0.5% และกากถั่วเหลืองที่ย่อยด้วยกรดซัลฟุริกที่มีปริมาณไนโตรเจน 0.05% KH[subscript2]PO[subscript4] 0.3% (w/v), MgSO[subscript4]7H[subscript2]O 0.02%(w/v) และ CaC1[subscript2]2H[subscript2]O 0.017% (w/v) ภาวะที่เหมาะสมของการเลี้ยงเชื้อคือ ค่าความเป็นกรด-ด่างเท่ากับ 7.0 อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส อัตราการเขย่า 250 rpm การผลิตเอนไซม์ในถังหมักแบบไม่ต่อเนื่อง 5 ลิตร มีสูตรอาหารเหมือนกับการเลี้ยงในระดับขวดเขย่า โดยมีภาวะควบคุมเพิ่มเติมคือปริมาณเชื้อเริ่มต้นเท่ากับ 1.0 (v/v) และอัตราการให้อากาศ 1.0 vvm การกรองดวยวิธีอัลตราฟิวเตรชั่นและตกตะกอนด้วนแอมโมเนียซัลเฟตทำให้เอนไซม์บริสุทธิ์เพิ่มขึ้น 3.5 เท่า เอนไซม์ที่ได้มีค่าความเป็นกรด-ด่างและอุณหภูมิที่เหมาะสมเท่ากับ 7.0 และ 60 องศาเซลเศียว เมื่อบ่มเอนไซม์ที่อุณหภูมิ 6. องศาเซลเซียสใน 0.2 M ฟอสเฟตบัฟเฟอร์ pH 7.0 แอคติวิตีของเอนไซม์จะลดลงครึ่งหนึ่งที่เวลา 35 นาที และ 60 นาที เมื่อไม่มีการเติม และเติมแคลเซียมคลอไรด์ 5 mM ตามลำดับ ค่า Km และ Vmax ของการย่อยแปังมันฝรั่งที่ละลายน้ำได้เท่ากับ 0.64 mg/ml และ 2.78 x 10[superscript -2] nmol/min เอนไซม์ผงและเอนไซม์เหลวสามารถเก็บรักษาที่อุณหภูมิ -20 และ 4 องศาเซลเซียส โดยสูญเสียแอคติวิตีเพียงเล็กน้อยเมื่อเก็บเป็นระยะเวลา 8 เดือน Bacillus subtilis TISTR 25 สามารถผลิตแอลคาไลน์โปรตีเอสได้ในปริมาณสูงเมื่อเลี้ยงในถังหมักขนาด 5 ลิตร โดยใช้สูตรเอาหารที่ประกอบด้วย Kh[subscript2]PO[subscript4]0.1%(w/v), MgSO[subscript4].7H[subscript2]O 0.05% (w/v), CaCl[subscript2].2H[subscript2]O 0.001% (w/v) แป้งมันสำปะหลัง 0.1%(w/v) และกากถั่วเหลืองผสมกากเมล็ดทานตะวันในสัดส่วน 1:1 ที่มีปริมาณไนโตรเจนเท่ากับ 0.3% (v/v) ในปริมาตรทั้งสิ้น 3.5 ลิตร ภาวะที่เหมาะสมสำหรับการหมักในการผลิตแอลคาไลน์โปรตีเอสคือ ใช้ปริมาณเชื้อเริ่มต้นเท่ากับ 0.5% (v/v) อัตราการให้อากาศเท่ากับ 1vvm อัตราเร็วในการกวนเท่ากับ 250 rpm อุณหภูมิในการเลี้ยงเท่ากับ 37 องศาเซลเซียส pH เริ่มต้นของการเลี้ยงเชื้อเท่ากับ 7.0 เชื้อสามารถผลิตเอนไซม์ได้สูงสุด 174.82 ยูนิต/กรัมน้ำหนักเซลล์แห้ง ในชั่วโมงที่ 84 Pseudomonas aeruginosa สามารถผลิตไลเปสได้เมื่อเลี้ยงในถังหมักขนาด 5 ลิตรโดยใช้สูตรเอาหารที่ประกอบด้วย (NH[subscript4])[subscript2]SO[subscript4] 0.13% (w/v), Fructose 2% (w/v), K[subscript2]HPO[subscript4] 0.09% (w/v) KH[subscript2]PO[subscript4] 0.06% (w/v), MgSO[subscript4].7H[subscript2]O 0.02% (w/v) และ Yeast extract 0.01% (w/v) ในปริมาตรทั้งสิ้น 4 ลิตร ภาวะที่เหมาะสมสำหรับการหมักในการผลิตไลเปสคือ ใช้ปริมาณเชื้อเริ่มต้นเท่ากับ 0.5% (v/v) อัตราการให้อากาศเท่ากับ 1.0 vvm, อัตราเร็วในการกวนเท่ากับ 250 รอบต่อนาที อุณหภูมิในการเลี้ยงเท่ากับ 37 องศาเซลเซียส และควบคุมค่าความเป็นกรด-ด่างที่ 7.0 เชื้อสามารถผลิตไลเปสได้สูงสุด 1,476.50 ยูนิตต่อมิลลิลิตร ในชั่วโมงที่ 48 นำเอนไซม์มากรองด้วยวิธีอัลตราฟิลเตรชั่น และทำให้เป็นงด้วยวิธีไลโอฟิไลเซชั่น ได้แอคติวิตีของเอนไซม์ผงเท่ากับ 98.04 ยูนิตต่อมิลลิกรัมเอนไซม์ การคัดเลือกเชื้อจุลินทรีย์เพื่อใช้ในการผลิตเอนไซม์เซลลูเลสและไซแลนเนสของเชื้อจุลินทรีย์ 3 ชนิด คือ T.reesei สายพันธุ์ QM สายพันธุ์ C และเชื้อ A. pullulans พบว่า T.reesei สายพันธุ์ QM ผลิตเอนไซม์หลักคือเซลลูเลสได้แอคติวิตีสูงสุด 0.296 U/ml ขณะที่มีไซแลนเนสเพียงเล็กน้อย (0.089 U/ml) T.reesei สายพันธุ์ C ผลิตเอนไซม์ผสมทั้ง 2 ได้ดีมากคือเซลลูเลสสูงที่สุด 5.365 U/ml ขณะที่ A. pullulans ผลิตไซแลนเนสเป็นหลักได้ถึง 7.344 (U/ml) แต่ผลิตเซลลูเลสได้ได้น้อยมากในระดับ 0.091 U/ml ดังนั้นจะเห็นได้ว่า T.reesei สายพันธุ์ C เหมาะสำหรับการผลิตเอนไซม์ผสมที่มีแอคติวิตีของทั้ง 2 เอนไซม์ได้ดีที่สุด เมื่อนำ crude enzyme มาตกตะกอนด้วย (NH[subscript4])[subscript2]SO[subscript4]80% ได้เอนไซม์เซลลูเลสที่มีendoglucanase สูงกว่า exoglucanase และ beta-glucosidase อยู่มาก เนื่องจากเชื้อ T.reesei สายพันธุ์ C เป็นเชื้อที่เหมาะสมในการผลิตเอนไซม์ทั้งสองจึงได้มีการเพิ่มกำลังการผลิตเป็นขนาด 1 ลิตร และในระดับถังหมักขนาด 5 ลิตร พบว่าภาวะที่เหมาะสมในการผลิตเอนไซม์จาก T.reesei สายพันธุ์ C คือที่ pH 5.0 และอุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียสเหมาะต่อการทำงานของเอนไซม์เซลลูเลสและไซแลนเนสดีที่สุด โดยเฉพาะ endoglucanase มีแอคติวิตีสูงที่สุด การนำเอนไซม์ที่ผลิตได้ทั้งห้าชนิดมาใช้ในขั้นตอนต่าง ๆ ในการเตรียมผ้า สำหรับการลอกแป้ง เอนไซม์อะไมเลสที่ผลิตขึ้นไม่เหมาะสมที่จะใช้สำหรับการลอกแป้งบนผ้าทอ จำเป็นต้องใช้เอนไซม์อะไมเลสที่สามารถลอกแป้งที่อุณหภูมิสูงได้ ในส่วนขั้นตอนการกำจัดสิ่งสกปรกสามารถใช้เอนไซม์กำจัดสิ่งสกปรกได้ผลดีเทียบเท่าการใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ และสามารถใช้เอนไซม์ที่ผลิตขึ้นกำจัดสิ่งสกปรกได้ผลดีในแง่การดูดซึมน้ำเทียบเท่าการใช้เอนไซม์ที่จัดหามาสำหรับการฟอก เอนไซม์ที่ใช้ฟอกผ้ายังมีประสิทธิภาพการฟอกให้ผ้าขาวไม่เท่ากับการฟอกด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และเอนไซม์กลูโคสออกซิเดสเป็นเอนไซม์ชนิดเดียวที่สามารถฟอกผ้าให้ขาวได้มากที่สุดเมื่อเทียบกับเอนไซม์ชนิดอื่น ๆ
Other Abstract: The production of extracellular alpha-amy;ase from Bacillus subtilis TISTR 25 was determined in a shaking flask and a 5-liter batch fermanter. The optimal composition for the enzyme production in the shaking flask contained KH[subscript2]PO[subscript4] 0.3% (w/v), MgSO[subscript4].7H[subscript2]O 0.02% (w/v), CaCl[subscript2].2H[subscript2]O 0.017% (w/v), 0.5% cassava starch and soybean meal hydrolysis in H[subscript2]SO[subscript4] with nitrogen content 0.05% as the appropriate carbon and nitrogen sources, respectively. The optimal condition for pH, temperature and agitation were 7.0, 37 degree celsius and 250 rpm, respectively. Medium compositions for the enzyme production in 5-liter batch fermenter were the same as in the shaking flask. The optimal conditions for culturing were as follow: 1.0% (v/v) of inoculum and aeration rate at 1.2 vvm. Alpha-amylase from Bacillus subtilis TISTR 25 was partial purified about 3.5 folds by ultrafiltartion and ammonuim sulfate precipitation, respectively. This enzyme possedded its maximum dextrinizing activity at pH 7.0 and 60 degree celsius. The half-life of the partial purified enzyme was 35 minutes at 60 degree celsius in 0.2 M phosphate buffer pH 7.0, and over 60 minutes in the same buffer with 5 mM calcium chloride. The Km and Vmax value for potato soluble starch were 0.65 mg/ml and 2.78 x 10[superscript-2] nmol/min, respectively. The activity of enzyme powder and liquid form were slightly decreases when stored at -20 and 4 degree celsius for 8 months. Bacillus subtitis TISTR 25 can produce high amount of alkaline protease in 5-liter fermenter. Culture medium contains KH[subscript2]PO[subscript4] 0.1% (w/v), MgSA[subscript4].7H[subscript2]O 0.05% (w/v), CaCl[subscript2].2H[subscript2]O 0.001% (w/v), Cassava starch 0.1% (w/v) and mixture of soybean meal and sunflower seed meal with nitrogen content 0.3% (v/v) in total volume of 3.5 liter. The optimal conditions for culturing were as follows: inoculum size at 0.5% (v/v), aeration rate at 1 vvm, agitation speed of 250 rpm, temperature at 37 degree celsius and initial pH at 7.0. This strain can produce the highest amount of alkaline protease 174.82 unit/gram cell dry weight at 84 hours. Pseudomonas aeruginosa produced a high amount of lipase in 5-liter fermenter. Culture medium contains (NH[subscript4])[subscript2]SO[subscript4] 0.13% (w/v), Fructose 2% (w/v), K[subscript2]HPO[subscript4] 0.09% (w/v) , KH[subscript2PO[subscript4] 0.06% (w/v), MgSO[subscript4].7H[subscript2]O 0.02% (w/v) and Yeast extract 0.01 (w/v) in total volume of 4 liter. The optimal conditions for culturing were as follows: inoculum size at 0.5% (v/v) of the culture volume, aeration rate at 1.0 vvm, agitation speed of 250 rpm, temperature at 37 degree celsius and control pH at 7.0. This strain can produce the high amount of lipase 1,476.50 unit/ml. at 48 hours. The enzyme was filtrated by ultrafiltration and made in powder form by lyophilization. The specific activity of powder enzyme was 98.4 unit/mg powder. Screening of bacteria producing cellulase and xylanase was performed on 3 strains of microorganisms, T. reesei strain QM, strain C and A. pullulan. Strain of T.reesei QM was major produced a high amount of cellulase 0.296 U/m/ and xylanase 0.089 U/ml. T.reesei C produced high amount of cellulase 5.365 U/ml and xylanase was high too. While A. pullulans produced xylanase 7.344 U/ml buy low amount of cellulase 0.097 U/ml. From the results, T.reesei C produced both enzymes with high activity. Enzymes from T. reesei C was partial purified by 80% ammonium sulphate percipitation to get a higher activity of endoglucanase than exoglucanase and beta-glucosidase. Production of cellulase and xylanase from T. reesei C was sacle-up to 1-L shaking flask and 5-L batch culture fermenter. The optimal conditions for enzyme production were as follows: temperature at 60 degree celsius and control at 5.0 especially for high endoglucanase activity. The application of enzymes to use in various stages of cotton fabric preparation process. Amylase produced by B. subtilis TISTR 25 was not appropriate for desizing. Therefore, thermototolerant amylase was suggested to replace the produced amylase in desizing at high temperature. In scouring, the enzymatic treatment was work as well as sodium hydroxide treatment. And the produced enzymed made a good absorbency like commercial enzyme. Unlike the hydrogen peroxide, the enzymatic treatment was not good enough to bleach the fabric. And glucose oxidase was the only enzyme which improved the whiteness of fabric.
Description: ชุดโครงการพัฒนาอุตสาหกรรมสิ่งทอ
การผลิตอะไมเลสในระดับขวดเขย่าและถังหมักแบบไม่ต่อเนื่อง 5 ลิตร -- การผลิตโปรตีเอสในระดับถังหมักขนาด 5 ลิตรแบบไม่ต่อเนื่อง -- การผลิตไลเปสในถังหมักขนาด 5 ลิตรแบบไม่ต่อเนื่อง -- การผลิตเอนไซม์เซลลูเลสและไซแลนเนส สำหรับการฟอกผ้าฝ้ายทอและผ้าฝ้ายถัก -- Applications of enzymes in cotton preparation processes -- Enzymes in preparation process of cotton fabric and yarn -- Enzimatic desizing, scouring, and bleaching of cotton -- Enzimatic scouring of cotton fabric -- การประยุกต์เอนไซม์ในกระบวนการเตรียมผ้าฝ้าย
ผู้ช่วยวิจัย : วันทนา พินัยกุล , วรรณวิมล ทรัพย์ดี , อังคาร ตั้นพันธ์ , พิเศษ เลี้ยวสกุล, ขรรค์ชัย ดั้นเมฆ
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/6729
Type: Technical Report
Appears in Collections:Sci - Research Reports

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Napa(xyl).pdf30.65 MBAdobe PDFView/Open


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