การผลิตพอลิ(3-ไฮดรอกซีบิวทิเรต)โดยการเพาะเลี้ยง Bucillus sp.BA-019 แบบป้อนเป็นงวด ภายใต้การกำจัดปริมาณไนโตรเจน

Abstract

การศึกษานี้เป็นการเพิ่มความหนาแน่นของเซลล์ และเพิ่มการผลิตโฮโมพอลิเมอร์ พอลิ(3-ไฮดรอกซีบิวทิเรต หรือ PHB ด้วยเทคนิคกระบวนการเลี้ยงเชื้อสายพันธุ์ BA-019 เป็นสาพันธุ์ที่แยกใหม่ และจัดจำแนกชนิดในห้องปฏิบัติการนี้ จากสมมติฐานเมื่อเพิ่มความหนาแน่ของเซลล์ ปริมาณของพอลิเมอร์ที่ได้โดยปริมาตรสารอาหารคงที่ (ในรูปกรัมต่อลิตร) จะเพิ่มขึ้น และสิ่งที่ตามมาคือ อัตราการผลิตของพอลิเมอร์เพิ่มสูงขึ้นเวลาการเลี้ยงเชื้อจะลดลง ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเติบโต และการเพิ่มการผลิต PHB ของ Bacillus sp.BA-019 ได้แก่ องค์ประกอบของอาหารเลี้ยงเชื้อ ได้แก่ แหล่งคาร์บอน แหล่งไนโตรเจน และแร่ธาตุ ภาวะในการเลี้ยงเชื้อที่ศึกษาได้แก่ pH อุณหภูมิ ปริมาณออกซิเจนละลาย และอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนในอาหารเลี้ยงเชื้อ ผลการวิจัยพบว่า Bacillus sp.BA-019สามารถเติบโตพร้อมกับการผลิต PHB ได้ดี โดยใช้กากน้ำตาล และยูเรียซึ่งเป็นแหล่งคาร์บอนและแหล่งไนโตรเจนที่มีราคาถูก เมื่อเปรียบระหว่างการใช้กากน้ำตาล และน้ำตาลทรายเป็นแหล่งคาร์บอน กากน้ำตาลให้ผลการเติบโตของเซลล์และความเข้มข้นของ PHB ดีกว่าน้ำตาลทรายเท่ากับ 2.5 และ 4.0 เท่าตามลำดับ พบว่า Bacillus sp.BA-019 สามารถใช้ยูเรียเพื่อการเติบโตและการผลิต PHB ได้ดีกว่าการใช้แอมโมเนียมซัลเฟตเป็นแหล่งไนโตรเจน การเติมกรดซิตริกโดยใช้ความเข้มข้นของกรดซิตริกที่เหมาะสมเท่ากับ 0.75 กรัมต่อลิตร ลงในอาหารเลี้ยงเชื้อ ส่งผลให้เซลล์เติบโตได้เพิ่มขึ้น และทำให้ปริมาณ PHB ที่ผลิต ได้เพิ่มขึ้นด้วย แร่ธาตุในสารละลาย trace element สูตรที่ศึกษามีผลให้การเติบโตของเซลล์และการผลิต PHB เพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับชุดควบคุม ภาวการณ์เลี้ยงเชื้อที่เหมาะสม คือ ปริมาณกล้าเชื้อเท่ากับ 0.3 กรัมต่อลิตร pH เท่ากับ 6.0ปริมาณออกซิเจนละลายเท่ากับ 60 % ของอากาศอิ่มตัว และใช้อัตราส่วนของคาร์บอนต่อไนโตรเจนของอาหารเลี้ยงเชื้อเท่ากับ 25โมลต่อโมล ได้สึกษาการเลี้ยงเชื้อโดยวิธี fed-batch เพื่อให้ได้ทั้งความหนาแน่นของเซลล์ และอัตราการลิตพอลิเมอร์สูงขึ้น จากการศึกษาการเลี้ยงเชื้อ Bacillus sp.BA-019 แบบ fed-batch ที่มีการควบคุมการป้อนสารอาหารด้วยวิธี pH-stat พบว่าเมื่อใช้สารอาหารป้อนเข้าที่ประกอบด้วยแหล่งคาร์บอน แหล่งไนโตรเจน และแร่ธาตุ ให้ผลการเติบโตของเซลล์อย่างรวดเร็ว และมีการผลิต PHB เพิ่มอย่างชัดเจน โดยผลการทดลองที่ได้ดีกว่าการใช้สารอาหารป้อนเข้าที่ประกอบด้วยแหล่งคาร์บอนและแหล่งไนโตรเจน หรือใช้แหล่งคาร์บอนเพียงอย่างเดียว ผลการศึกษาพบว่าการใช้กากน้ำตาลที่มีความเข้มข้นของน้ำตาลรวมเท่ากับ 400กรัมต่อลิตร และอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนเท่ากับ 10 โมลต่อโมลในสารป้อนเข้า มีผลให้เพิ่มการผลิต PHB และความหนาแน่นของเซลล์ โดยได้ความเข้มข้นของเซลล์ปริมาณสูงขึ้นมาก (72.57) ได้ปริมาณของ PHB เท่ากับ 30.52 กรัมต่อลิตรหรือคิดเป็น 42% ต่อน้ำหนักเซลล์แห้งที่เวลา 24 ชั่วโมง และมีอัตราการผลิต PHB เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเป็น 1.27 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง