การผลิตไบโอดีเซลจากกรดไขมันอิสระของน้ำมันปาล์มโดยปฏิกิริยาสองขั้นตอนโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพทั้งเซลล์

Abstract

การผลิตไบโอดีเซลสามารถผลิตได้จากกรดไขมันอิสระของน้ำมันปาล์มโดยปฏิกิริยาสองขั้นตอนโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพทั้งเซลล์ ในการศึกษานี้ได้ใช้ยีสต์ Candida rugosa เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพทั้งเซลล์ เนื่องจากเชื้อยีสต์ดังกล่าวมีความสามารถในการไฮโดรไลซ์น้ำมันปาล์มไปเป็นกรดไขมันอิสระ โดยพบว่าได้กรดไขมันอิสระสูงสุดเท่ากับ 82.61 เปอร์เซ็นต์ หลังจากทำการเพาะเลี้ยงเป็นเวลา 5 วัน จากนั้นกรดไขมันอิสระที่ผลิตโดย C. rugosa จะถูกนำไปใช้เป็นตัวเหนี่ยวนำในการผลิตเอนไซม์ลิเพสจากเชื้อ Aureobasidium pullulans var. melanogenum SRY 14-3 ซึ่งหลังจากการหาภาวะที่เหมาะสมพบว่าสามารถผลิตเอนไซม์ลิเพสที่มีค่าแอกทิวิตีและค่าแอกทิวิตีจำเพาะของเอนไซม์สูงสุด คือ 1.18 ยูนิตต่อมิลลิลิตร และ 17.28 ยูนิตต่อมิลลิกรัมโปรตีน ตามลำดับ โดยใช้ความเข้มข้นของกรดไขมันอิสระ 3 เปอร์เซ็นต์ ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 120 ชั่วโมง การศึกษาการผลิตไบโอดีเซลจากปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันที่เร่งปฏิกิริยาด้วย A. pullulans var. melanogenum SRY 14-3 พบว่าสามารถผลิตไบโอดีเซลได้สูงสุดเท่ากับ 21.39 เปอร์เซ็นต์ เมื่อใช้อัตราส่วนโดยโมลของกรดไขมันอิสระต่อเมทานอลเท่ากับ 1:1 ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 72 ชั่วโมง สำหรับการศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพทั้งเซลล์ด้วยการใช้เทคนิคการแสดงออกที่ผิวเซลล์ยีสต์ เอนไซม์ลิเพส 1 และเอนไซม์ลิเพส 3 จาก C. rugosa (CRL1 และ CRL3) และเอนไซม์ลิเพส จาก A. pullulans var. melanogenum SRY 14-3 (AML) ได้ถูกนำมาเชื่อมต่อกับโปรตีนฐาน PpPIR1 แล้วทำการโคลนเข้าสู่ยีสต์เจ้าบ้าน Pichia pastoris KM 71 ได้เป็นยีสต์ Pp-CRL1, Pp-CRL3 และ Pp-AML ตามลำดับ จากการศึกษาพบว่ายีสต์สายพันธุ์รีคอมบิแนนท์ Pp-CRL1 และ Pp-CRL3 สามารถผลิตเอนไซม์ลิเพสที่ผิวเซลล์สูงสุดเท่ากับ 1,499.9 มิลลิยูนิตต่อOD600 และ 181.96 มิลลิยูนิตต่อOD600 หลังจากการเหนี่ยวนำด้วยเมทานอลความเข้มข้น 2 เปอร์เซ็นต์ โดยปริมาตร เป็นเวลา 5 และ 4 วัน ตามลำดับ ในส่วนของสายพันธุ์รีคอมบิแนนท์ Pp-AML พบว่าให้ค่าแอกทิวิตีของเอนไซม์ลิเพสที่ผิวเซลล์สูงสุด เท่ากับ 30.48 มิลลิยูนิตต่อOD600 หลังจากการเหนี่ยวนำด้วยเมทานอล 1 เปอร์เซ็นต์ เป็นเวลา 3 วัน นอกจากนี้ยังพบว่าความเป็นกรดด่างและอุณหภูมิที่เหมาะสมของเอนไซม์ลิเพสของยีสต์สายพันธุ์รีคอมบิแนนท์ Pp-CRL1, Pp-CRL3 คือที่พีเอช 7 และอุณหภูมิ 50 และ 40 องศาเซลเซียส ตามลำดับ ในขณะที่ความเป็นกรดด่างและอุณหภูมิที่เหมาะสมของเอนไซม์ลิเพสของ Pp-AML คือค่าพีเอชเท่ากับ 8 ที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส ตามลำดับ หลังจากการนำ Pp-CRL1 และ Pp-CRL3 ไปเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสน้ำมันปาล์มที่อัตราส่วนต่างๆ พบว่าการใช้ Pp-CRL1 เพียงชนิดเดียวสามารถเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้ผลผลิตกรดไขมันสูงสุดเท่ากับ 14.26 เปอร์เซ็นต์ ที่อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 48 ชั่วโมง สำหรับการใช้ Pp-AML เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของกรดไขมันอิสระนั้นจะทำการทดสอบต่อไปในอนาคต