การผลิตกรดแอลแลกติกโดยวิธีตรึงเซลล์เชื้อรา Rhizopus oryzae ในถังหมักแบบเบดสถิต

Abstract

ในงานวิจัยศึกษาการผลิตกรดแอลแลกติกจากกลูโคสโดยเชื้อรา Rhizopus oryzae NRRL 395 ในการหมักระดับขวดเขย่าและในถังหมักแบบเบดสถิต เมื่อทำการหมักแบบไม่ต่อเนื่อง พบว่า สปอร์ของ R. oryzae จะเริ่มเจริญไปเป็นเซลล์ด้วยอาหารเพื่อการเจริญ และในอาหารเพื่อการสร้างผลิตภัณฑ์ เซลล์จะผลิตกรดแลกติกได้สูงในช่วงที่พีเอชเท่ากับ 6.0 และศึกษาชนิดของด่างที่ใช้ในการควบคุมค่าพีเอชที่มีผลต่อลักษณะสัณฐาน การเจริญและการผลิตกรดแลกติกด้วยการหมักแบบเซลล์แขวนลอยระดับขวดเขย่าที่ 30 องศาเซลเซียส 200 รอบต่อนาที โดยเปรียบเทียบระหว่างโซเดียมไฮดรอกไซด์กับแคลเซียมคาร์บอเนต พบว่า แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถควบคุมค่าพีเอชได้ดีและผลิตกรดแลกติกได้สูง แต่อย่างไรก็ดี เนื่องจากค่าการละลายของแคลเซียมคาร์บอเนตมีค่าต่ำ ดังนั้น ในกระบวนการหมักระดับถังหมักจะก่อให้เกิดปัญหาในเรื่องของการไม่ละลายน้ำ จึงส่งผลให้การเก็บเกี่ยวผลิตภัณฑ์นั้นทำได้ยาก ดังนั้น เพื่อลดปัญหาดังกล่าว ในงานวิจัยนี้จึงเลือกใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อใช้เป็นสารปรับค่าพีเอชในกระบวนการหมัก เนื่องจากปัญหาทางด้านสัณฐานของเชื้อราที่ยากต่อการควบคุมในกระบวนการหมักแบบเซลล์แขวนลอยในถังกวน ทำให้เกิดการคิดค้นและพัฒนาถังถังหมักแบบเบดสถิตขึ้น โดยศึกษาเส้นใยที่ใช้สำหรับตรึงเซลล์ พบว่า ผ้าฝ้ายชนิดที่ถักหรือผ้าขนหนู มีลักษณะโครงสร้างและพื้นผิวที่เหมาะสมสำหรับใช้ในการตรึงของเซลล์ ซึ่งผ้าฝ้ายชนิดที่ถักจะถูกตรึงกับตัวเบดสถิตที่ยึดกับฝาบนของถังกวนทำให้มีพื้นที่มากพอที่ทำให้สปอร์ของเชื้อรามาเกาะและเจริญไปเป็นเซลล์ในอาหารเพื่อการเจริญ และยังพบว่า การหมักในถังหมักแบบเบดสถิตนั้นช่วยเพิ่มการส่งผ่านของออกซิเจนหรือค่าสัมประสิทธิ์ของการถ่ายเทออกซิเจนเพิ่มขึ้นถึง 4 เท่า และช่วยเพิ่มปริมาณของกรดแลกติกได้ เมื่อเทียบกับการหมักในถังกวนที่สภาวะเดียวกัน อย่างไรก็ดี ค่าแอคติวิตีจำเพาะของแลกเตทดีไฮโดรจีเนสในการหมักแบบเซลล์แขวนลอยในถังกวนมีค่าสูงกว่าการหมักแบบตรึงเซลล์ในถังหมักแบบเบดสถิต