การสร้างโพลี (3-ไฮดรอกซีบิวทิเรท-โค-3-ไฮดรอกซีวาเลอเรท) โคโพลีเมอร์โดย Alcaligenes sp. สายพันธุ์ A-04

Abstract

สภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเลี้ยง Alcaligenes sp. A-04 เพื่อสร้างและสะสม PHA (โคโพลีเมอร์ และเทอร์โพลีเมอร์) ได้แก่ อาหารสำหรับเลี้ยงกล้าเชื้อ คือ อาหารสูตรที่ 1 โดยเลี้ยงกล้าเชื้อเป็นเวลานาน 16 ชม. ปริมาณกล้าเชื้อที่ใช้เท่ากับ 0.6 กรัม (น้ำหนักเซลล์เปียก)/ขวด โดยลี้ยงเชื้อในอาหาร MSM เพื่อการสร้างและสะสมโคโพลีเมอร์ เป็นเวลานาน 60 ชม. ปริมาณสารอาหารหลักในอาหาร MSM ประกอบด้วยแหล่งคาร์บอนเท่ากับ 20 กรัม/ลิตร แอมโมเนียมซัลเฟตเท่ากับ 0.1 กรัม/ลิตร โปแตสเซียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟตเท่ากับ 1.0 กรัม/ลิตร ไดโซเดียมไฮโดรเจนฟอสเฟตเท่ากับ 0.3กรัม/ลิตร และแมกนีเซียมซัลเฟตเท่ากับ 0.05 กรัม/ลิตร Alcaligenes sp. A-04 สามารถสร้างและสะสม PHA จากแหล่งคาร์บอนหลายชนิด ได้แก่ กรดอินทรีย์ (กรดวาเลอริก กรดบิวทิริก และกรดโพรพิโอนิค) เกลือของกรดอินทรีย์(โซเดียม-4-ไฮดรอกซิบิวทิเรท และโซเดียมอะซีเตท) น้ำมันพืช (น้ำมันปาล์ม น้ำมันข้าวโพด น้ำมันถั่วเหลืองผสมน้ำมันเมล็ดฝ้าย และน้ำมันเมล็ดทานตะวัน) โพลีไฮดรอกซี (กลีเซอรอล) แอลกอฮอล์ (บิวทานอล และเอทธานอล) เมื่อเลี้ยง Alcaligenes sp. A-04 โดยใช้กรดวาเลอริกเป็นแหล่งคาร์บอน ได้น้ำหนักเซลล์แห้งเท่ากับ 4.92 กรัม/ลิตร ได้โคโพลีเมอร์ปริมาณเท่ากับ 47% ต่อน้ำหนักเซลล์แห้ง หรือ 2.31 กรัม/ลิตร โดยมี 3HV ในปริมาณ 95 โมลเปอร์เซ็นต์ เมื่อใช้แหล่งคาร์บอนผสมระหว่างกรดวาเลอริก กับกรดบิวทิริก และกรดวาเลอริกกับฟรุกโตส พบว่า Alcaligenes sp. A-04 สามารถสร้างและสะสมโคโพลีเมอร์ P(3HB-3HV) สัดส่วนต่างๆ โดยมี 3HV ในปริมาณ 0-95 โมลเปอร์เซ็นต์ เมื่อใช้กรดบิวทิริก และโซเดียม-4-ไฮดรอกซีบิวทิเรท เป็นแหล่งคาร์บอนผสม พบว่า Alcaligenes sp. A-04 สร้างและสะสมโคโพลีเมอร์ P(3HB-4HB) สัดส่วนต่างๆ โดยมี 4HB ปริมาณ 0-38 โมลเปอร์เซ็นต์ และพบว่า Alcaligenes sp. A-04 สามารถสร้างและสะสมเทอร์โพลีเมอร์ P(3HB-4HB-3HV) สัดส่วนต่างๆ เมื่อใช้กรดวาเลอริก กรดบิวทิริก และโซเดียม-4-ไฮดรอกซีบิวทีเรท เป็นแหล่งคาร์บอนผสม เมื่อเลี้ยง Alcaligenes sp. A-04 ในถังหมักโดยควบคุมสภาวะต่างๆ คือ pH เท่ากับ 7.0 อุณหภูมิ ที่ 30 องศาเซลเซียส อัตราการกวนเท่ากับ 600 รอบ/นาที อัตราการให้อากาศเท่ากับ 1.8 vvm โดยปริมาณแหล่งคาร์บอนและแหล่งไนโตรเจนเท่ากับ 20 และ 1.0 กรัม/ลิตร ตามลำดับ พบว่าเชื้อมีการเติบโตและสะสมโคโพลีเมอร์ได้สูงกว่าเมื่อเลี้ยงเชื้อในระดับขวดเขย่า สมบัติเชิงกลของไบโอโพลีเมอร์ เช่น ค่าความเหนียว และค่าการต้านแรงดึงน้อยกว่าของปีโตร โพลีเมอร์ สมบัติทางกายภาพ และสมบัติเชิงกลของ PHA จะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดและปริมาณของ โมโนเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบ เมื่อเปรียบเทียบกับโฮโมโพลีเมอร์ พบว่าโคโพลีเมอร์ และเทอร์โพลีเมอร์ที่มี 3HV และ 4HB เป็นองค์ประกอบ มีสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้น