การผลิตเอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์จาก Aureobasidium pullulans สายพันธุ์เขตร้อนและการขึ้นรูปฟิล์ม

Abstract

การศึกษาการใช้แหล่งอาหาร (nutrient assimilation) ของ Aureobasidium pullulans NRRL 58539 และ NRRL 58543 ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่ผลิตเอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ชนิดที่ไม่ใช่พูลลูแลน (non pullulan, NP-EPS) พบว่าทั้งสองสายพันธุ์ใช้แหล่งอาหารคล้ายคลึงกัน และสามารถใช้เมลธิลแอลฟาดีกลูโคส (methyl-α-D-glucose) และแลคโตส (lactose) เป็นแหล่งคาร์บอนได้เช่นเดียวกันกับ A. pullulans var. pullulans NRRL 58560 ซึ่งเป็นสายพันธุ์อ้างอิงที่ผลิตเอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ชนิดที่เป็นพูลลูแลน สำหรับการวิเคราะห์ลำดับนิวคลีโอไทด์ ทำการเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอ 3 ตำแหน่ง ได้แก่ Internal Transcribed Spacer (ITS) Large Subunit Ribosomal DNA gene (LSU) และ Elongase gene (ELO) ด้วยปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอเรส (PCR) โดยผลิตภัณฑ์ที่ได้จากบริเวณ ITS ของ A. pullulans NRRL 58539 และ NRRL 58543 มีขนาด 1,293 และ 1,076 คู่เบส ตามลำดับ และมีลำดับ นิวคลีโอไทด์เหมือนกับที่มีรายงานไว้ ส่วนผลิตภัณฑ์ที่ได้จากบริเวณ LSU มีขนาด 841 และ 670 คู่เบส และมีความคล้ายคลึงกับลำดับนิวคลีโอไทด์ของ Aureobasidium sp. HB110 และ A. pullulans isolate Z-19 ที่ 99 และ 87 เปอร์เซ็นต์ความคล้ายคลึงของลำดับนิวคลีโอไทด์ ตามลำดับ ในขณะที่ไม่สามารถเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอบริเวณ ELO ได้ เมื่อศึกษาการเติบโตและการผลิตพอลิแซ็กคาไรด์ พบว่าการเติบโตในแต่ละช่วงของ A. pullulans ทั้ง 2 สายพันธุ์มีความคล้ายคลึงกัน และมีการผลิต NP-EPS สูงที่สุดในช่วง stationary phase จากการทดสอบความไวของ NP-EPS ต่อเอนไซม์ชนิดต่างๆ พบว่า NP-EPS มีความไวต่อเอนไซม์ บีตา กลูคาแนส แต่ต้านทานต่อเอนไซม์ที่ย่อยพันธะแอลฟา เช่น พูลลูแลเนส อะไมเลส และกลูโคอะไมเลส ซึ่งคล้ายคลึงกับออบาซิแดน และเมื่อวิเคราะห์โครงสร้างของ NP-EPS ด้วยวิธีอินฟราเรดสเปกโตรสโคปี (FT-IR) และนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์สเปกโตรสโคปี (NMR) ชนิด 1H และ 13C พบว่า NP-EPS เป็นบีตากลูแคนที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับออบาซิแดน สำหรับภาวะที่เหมาะสมในการผลิต NP-EPS พบว่า A. pullulans สายพันธุ์ NRRL 58543 สามารถผลิต NP-EPS ได้ดีที่สุดในอาหารสูตร PM ที่มีซูโครสความเข้มข้น 6 เปอร์เซ็นต์ (w/v) ร่วมกับโซเดียมไนเตรท 0.06 เปอร์เซ็นต์ (w/v) โดยปรับค่าความเป็นกรดด่างของอาหารเริ่มต้นที่ 7.5 และบ่มที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 9 วัน โดยมีผลผลิตสูงสุดที่ 14.72±0.03 กรัมต่อลิตร ซึ่งมากกว่าการเลี้ยงในอาหารสูตร PM ที่ไม่ผ่านการปรับองค์ประกอบถึง 6.06 เท่า นอกจากนี้พบว่า NP-EPS มีผลในการส่งเสริมการเติบโตของแบคทีเรียโพรไบโอติก 2 ชนิด คือ Lactobacillus acidophilus และ Lactobacillus casei ได้มากถึง 6.9 และ 5.1 เท่า ตามลำดับ และเมื่อนำ NP-EPS ผสมลงในฟิล์มพูลลูแลน พบว่า ค่าความทนต่อแรงดึง เปอร์เซ็นต์การยืดตัว และสมบัติการละลายของฟิล์มมีแนวโน้มลดลง เมื่อความเข้มข้นของ NP-EPS สูงขึ้น