การผลิตเอกโซพอลิแซ็กคาไรด์โดย Enterobacter cloacae สายพันธุ์ UV1-9 ในถังหมักแบบแบตช์

Abstract

แม้ว่าจะมีการใช้พอลิเมอร์จากจุลินทรีย์ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ อย่างกว้างขวางแต่ประเทศไทยยังต้องนำเข้าสารดังกล่าวสำหรับการใช้งานอยู่ ในห้องปฏิบัติการได้มีการพัฒนางานด้านนี้มาได้ระดับหนึ่งเพื่อการผลิตพอลิเมอร์ขึ้นเองในประเทศ หนึ่งในงานวิจัยที่ดำเนินการต่อคือการเพิ่มผลผลิตจากสายพันธุ์ที่คัดเลือก ในการนี้ Enterobacter cloacae สายพันธุ์ EN02 ที่แยกได้จากสวนผลไม้ได้รับการชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์เป็นสายพันธุ์ E. cloacae UV1-9 แล้วเพิ่มขนาดการเลี้ยงในกระบวนการหมักแบบแบตช์ ในถังหมักขนาด 5 ลิตร พบว่าสามารถผลิตพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในอาหารเหลวสูตรปรับปรุงซึ่งมีสารสกัดจากยีสต์เป็นแหล่งไนโตรเจนเพียงชนิดเดียว ภายใต้สภาวะการผลิตที่ควบคุมความเป็นกรดเบสเท่ากับ 7 ภาวะการเลี้ยงเชื้อที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส อัตราการให้อากาศ 1 vvm และอัตราเร็วใบกวน 200 รอบต่อนาที เป็นเวลา 36 ชั่วโมง สามารถให้ผลผลิตพอลิแซ็กคาไรด์สูงสุดเท่ากับ 9.917 กรัมต่อลิตร ในเวลา 30 ชั่วโมง ซึ่งมากกว่าการผลิตในระดับขวดเขย่าถึง 9 เท่า โดยมีอัตราการเจริญจำเพาะของจุลินทรีย์ (µ) เท่ากับ 0.1605 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง อัตราการใช้น้ำตาลซูโครสจำเพาะ (γ) เท่ากับ 1.9214 กรัมซูโครสต่อลิตรชั่วโมง อัตราการผลิตพอลิแซ็กคาไรด์จำเพาะ(ρ) เท่ากับ 0.5896 กรัมพอลิแซ็กคาไรด์ต่อลิตรชั่วโมง ปริมาณของเซลล์ที่ได้ต่อหน่วยที่ถูกใช้ไป (Yx/s) เท่ากับ 0.0453 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง ปริมาณผลผลิตที่ได้ต่อหน่วยสับสเตรทที่ถูกใช้ไป (Yp/s) เท่ากับ 0.3060 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และมีความสามารถในการผลิต เท่ากับ 0.3305 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง เมื่อศึกษาสมบัติทางเคมีและกายภาพของพอลิแซ็กคาไรด์ที่ผลิตได้ พบว่า เป็นเฮทเทอโรพอลิแซ็กคาไรด์ชนิดประจุลบ ประกอบด้วยน้ำตาลกลูโคสเป็นส่วนใหญ่ โดยมีน้ำตาลกาแลคโทส และไซโลสเพียงเล็กน้อย มีความเสถียรที่อุณหภูมิสูง สามารถละลายน้ำได้ดีที่อุณหภูมิห้องและมีความหนืดสูง นอกจากนี้ยังพบว่าพอลิแซ็กคาไรด์ที่ผลิตได้มีความสามารถในการอุ้มน้ำสูง มีสมบัติเป็นสารก่อการจับกลุ่ม และเป็นอิมัลซิไฟเออร์ต่อน้ำมันจากพืช และสารประกอบไฮโดรคาร์บอน มีปริมาณน้ำตาลและโปรตีนเป็นองค์ประกอบ เท่ากับ 88 % และ 3.6% ตามลำดับ