การคัดแยกยีสต์เพื่อผลิตน้ำมันจากไฮโดรไลเสตของใบอ้อย

Abstract

คัดแยกยีสต์จำนวน 106 ไอโซเลตจากจังหวัดระนอง ประเทศไทย คัดกรองยีสต์ที่สะสมน้ำมันภายในเซลล์สูงโดยการย้อมเซลล์ด้วยสีไนล์เรด (Nile red) พบว่ายีสต์จำนวน 24 ไอโซเลต มีหยดน้ำมันภายในเซลล์ มากกว่า 50% ของปริมาตรเซลล์ และเป็นยีสต์ที่สามารถใช้น้ำตาลไซโลสเป็นแหล่งคาร์บอนเพื่อการเจริญได้ 16 ไอโซเลต น้ำตาลไซโลสเป็นองค์ประกอบหลักในไฮโดรไลเสตใบอ้อยเช่นเดียวกับน้ำตาลกลูโคส ผลการวิเคราะห์ปริมาณน้ำมันที่สะสมภายในเซลล์ของยีสต์16 ไอโซเลตที่คัดกรองได้ โดยเลี้ยงในอาหารที่มีปริมาณกลูโคส 5% (น้ำหนัก/ปริมาตร) แต่มีปริมาณไนโตรเจนจำกัด พบว่าเป็นยีสต์โอลิจินัส (ยีสต์ซึ่งสะสมน้ำมันภายในเซลล์มากกว่า 20% น้ำหนัก/น้ำหนัก ของน้ำหนักแห้งเซลล์) จำนวน 5 สายพันธุ์ คือ Cryptococcus humicola NG2, Trichosporon mycotoxinivorans MG11-12.3, Cyberlindnera subsufficiens NG8.2, Rhodotorula mucilaginosa MG11-2.3 และ Yarrowia sp. NG17 ผลการวิจัยนี้นับเป็นการรายงานว่ายีสต์ T. mycotoxinivorans และ C. subsufficiens เป็นยีสต์โอลิจินัสเป็นครั้งแรก แต่เนื่องจากยีสต์ T. mycotoxinivorans เป็นยีสต์ก่อโรคจึงไม่นำมาศึกษาต่อ นำยีสต์ 4 สายพันธุ์ที่คัดกรองได้ มาผลิตน้ำมันโดยเลี้ยงในไฮโดรไลเสตใบอ้อยซึ่งมีปริมาณน้ำตาลกลูโคสและน้ำตาลไซโลสเท่ากับ 18.7 กรัม/ลิตร และ 19.1 กรัม/ลิตร โดยการปรับสภาพด้วยกรดซัลฟูริคเจือจางและย่อยต่อด้วยเอนไซม์เซลลูเลสทางการค้า ผลการเปรียบเทียบปริมาณน้ำมันที่ผลิตได้ในไฮโดรไลเสตใบอ้อยที่ผ่านการปรับด่างเกินเพื่อกำจัดสารยับยั้งการเจริญของยีสต์ และไม่ผ่านการปรับด่างเกิน พบว่ายีสต์ทั้ง 4 สายพันธุ์ผลิตน้ำมันในไฮโดรไลเสตใบอ้อยที่ไม่ผ่านการปรับด่างเกินได้มากกว่า โดย Yarrowia NG17 ผลิตน้ำมันสูงที่สุดเท่ากับ 10.15% น้ำหนัก/น้ำหนักของน้ำหนักเซลล์แห้ง ผลการหาภาวะที่เหมาะสมสำหรับการผลิตน้ำมันของ Yarrowia NG17 โดยแปรผันการเติมและไม่เติม แคลเซียมคลอไรด์ (CaCl2) โพแทสเซียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต (KH2PO4) และแมกนีเซียมซัลเฟต (MgSO4) ในไฮโดรไลเสตใบอ้อย พบว่ายีสต์ Yarrowia NG17 มีอัตราการผลิตน้ำมันสูงที่สุดเท่ากับ 1.52 กรัม/ลิตร/วัน เมื่อเจริญในไฮโดรไลเสตใบอ้อยที่ไม่เติมสารอาหารใดๆที่ทดสอบ ผลการแปรผันค่าพีเอชเริ่มต้นช่วง 5.0-6.5 ของไฮโดรไลเสตใบอ้อย พบว่าที่พีเอช 6.5 Yarrowia NG17 ผลิตน้ำมันปริมาณสูงสุดเท่ากับ 25.66% น้ำหนัก/น้ำหนัก ของน้ำหนักเซลล์แห้ง น้ำมันที่ผลิตได้มีกรดโอเลอิกและกรดปาล์มิติกเป็นองค์ประกอบหลักเท่ากับ 48.49% และ 22.14% ตามลำดับ ของกรดไขมันทั้งหมด และมีปริมาณกรดปาล์มิโตเลอิกเพิ่มขึ้นเท่ากับ 11.07% ของกรดไขมันทั้งหมด ผลการศึกษานี้สรุปได้ว่ายีสต์ Yarrowia NG17 สามารถผลิตน้ำมันที่มีกรดไขมันเป็นองค์ประกอบเหมาะสมสำหรับการนำไปผลิตเป็นไบโอดีเซลได้สูงที่สุดเท่ากับ 5.64 กรัม/ลิตร เมื่อเลี้ยงในไฮโดรไลเสตใบอ้อยซึ่งไม่ผ่านการปรับด่างเกิน ที่พีเอช 6.5