การผลิตและการศึกษาลักษณะสมบัติของเทอร์พอลิเมอร์ พอลิ(3-ไฮดรอกซีบิวทิเรต-โค-3-ไฮดรอกซีวาเลอเรต-โค-4-ไฮดรอกซีบิวทิเรต) จาก Bacillus sp. BA-019

Abstract

ในการศึกษา การผลิตเทอร์พอลิเมอร์ P(3HB-co-3HV-co-4HB) จาก Bacillus sp. BA-019 ซึ่งเป็นแบททีเรียสายพันธ์ที่แยกได้ใหม่ พบว่า Bacillus sp. BA-019 สามารถผลิตเทอร์พอลิเมอร์ พอลิ(3-ไฮดรอกซีบิวทิเรต-โค-3-ไฮดรอกซีวาเลอเรต-โค-4-ไฮดรอกซีบิวทิเรต) โดยสารตั้งต้นสำหรับผลิตโมโนเมอร์ 3HB ที่ศึกษา ได้แก่ น้ำตาลทราย ซูโครส และกากน้ำตาล พบว่าการใช้น้ำตาลทรายหรือซูโครส ทำให้สังเคราะห์โมโนเมอร์ 3HB ในสัดส่วนที่เหมาะสม และการผลิตเทอร์พอลิเมอร์ใกล้เคียงกัน เลือกใช้น้ำตาลทรายเป็นสารตั้งต้นสำหรับผลิตโมโนเมอร์ 3HB เนื่องจากมีราคาถูกกว่าซูโครส เมื่อใช้เกลือโพรพิโอเนตเป็นสารตั้งต้นสำหรับสังเคราะห์โมโนเมอร์ 3HV พบว่าได้สัดส่วนของ 3HV ใกล้เคียงกันกับการใช้เกลือวาเลอเรตเป็นสารตั้งต้น(26และ28โมลเปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ) แต่การเจริญและการผลิตเทอร์พอลิเมอร์เมื่อใช้เกลือโพรพิโอเนตสูงกว่าการใช้เกลือวาเลอเรต ดังนั้นจึงเลือกเกลือโพรพิโอเนตเป็นสารตั้งต้นสำหรับ 3HV ส่วนการศึกษาสารตั้งต้นสำหรับสังเคราะห์โมโนเมอร์ 4HB ได้แก่ โซเดียม-4-ไฮดรอกซีบิวทิเรต 1,4-บิวเทนไดออล และ แกมมา-บิวทิโรแลกโตน พบว่าเมื่อใช้ โซเดียม-4-ไฮดรอกซีบิวทิเรต มีผลให้ได้สัดส่วนของโมโนเมอร์ 4HB สูงที่สุดเท่ากับ 18 โมลเปอร์เซ็นต์ การเจริญ คิดเป็นน้ำหนักเซลล์แห้งเท่ากับ 2.51 กรัมต่อลิตร และการผลิตเทอร์พอลิเมอร์เท่ากับ 36 เปอร์เซ็นต์ต่อน้ำหนักเซลล์แห้ง ซึ่งสูงกว่าการใช้แกมมา-บิวทิโรแลก โตน การศึกษาผลของความเข้มข้นของสารตั้งต้น ที่มีสัดส่วนของโมโนเมอร์แต่ละชนิด พบว่าความเข้มข้นของน้ำตาลทรายที่เพิ่มขึ้นมีผลทำให้สัดส่วนของ 3HB เพิ่มขึ้นโดยค่าสูงสุดเท่ากับ 89 โมลเปอร์เซ็นต์ การเจริญคิดเป็นน้ำหนักเซลล์แห้งเท่ากับ 3.33 กรัมต่อลิตร และการผลิตเทอร์พอลิเมอร์ได้เท่ากับ 41 เปอร์เซ็นต์ต่อน้ำหนักเซลล์แห้ง ความเข้มข้นของเกลือโพรพิโอเนตที่เพิ่มขึ้นทำให้สัดส่วนของ 3HV เพิ่มขึ้น และได้ค่าสูงที่สุดเท่ากับ 49 โมลเปอร์เซ็นต์ สัดส่วนของโมโนเมอร์ 4HB เพิ่มสูงขึ้นเมื่อความเข้มข้นของโซเดียม-4-ไฮดรอกซีบิวทิเรตเพิ่มขึ้นและสูงที่สุดเท่ากับ 78 โมลเปอร์เซ็นต์ การศึกษาวิธีเลี้ยง Bacillus sp. BA-019 แบบสองขั้นตอนโดยใช้แกมมา-บิวทิโรแลกโตนเป็นสารตั้งต้นสำหรับ 4HB พบว่าเมื่อใช้ปริมาณเซลล์เริ่มต้นที่เหมาะสมเท่ากับ 3.40 กรัมต่อลิตร ได้สัดส่วนของโมโนเมอร์ 4HB เท่ากับ 15 และ 32 โมลเปอร์เซ็นต์ เมื่อมีความเข้มข้นของแกมมา-บิวทิโรแลกโตนเท่ากับ 25 และ 50 มิลลิโมลาร์ ตามลำดับ ในด้านสมบัติทางกายภาพและเชิงกลของแผ่นฟิล์มเทอร์พอลิเมอร์ที่ผลิตได้จากเชื้อ Bacillus sp. BA-019 พบว่า แผ่นฟิล์มที่มีสัดส่วนของโมโนเมอร์ 4HB สูงได้แก่ P(3HB-co-17%3HV-co-22%4HB) และแผ่นฟิล์มที่มีสัดส่วนของ 3HV สูง ได้แก่ P(3HB-co-20%3HV-co-14%4HB) มีค่าเปอร์เซ็นต์การยืดตัวสูง ค่าYoung’s modulus ต่ำและค่าอุณหภูมิกลาสทรานซิชัน กับค่าอุณหภูมิหลอมเหลวมีค่าต่ำใหล้เคียงกันส่งผลให้แผ่นฟิล์มมีลักษณะเหนียวใสและยืดหยุ่นดี ส่วนแผ่นฟิล์มที่มีค่าสัดส่วนของ 3HB สูงที่สุดคือ 81 โมลเปอร์เซ็นต์ ได้แก่ฟิล์ม P(3HB-co-9%3HV-co-10%4HB) พบว่ามีเปอร์เซ็นต์การยืดตัวต่ำกว่า ค่าYoung’s modulus สูงกว่า และมีค่าอุณหภูมิกลาสทรานซิชัน กับค่าอุณหภูมิหลอมเหลวสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นฟิล์มเทอร์พอลิเมอร์ที่มี 3HV และ 4HB เป็นองค์ประกอบอยู่สูงกว่า จึงมีลักษณะแข็งและเปราะกว่า แผ่นฟิล์มอีกสองชนิด