โครงการการผลิตเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ ACE (Angiotensin-I Converting Enzyme) จากโปรตีนปลานิล ด้วยปฏิกรณ์เมมเบรนเอนไซม์

Abstract

การเกิดฟลาวลิ่งเป็นปัญหาสาคัญของระบบอัลตราฟิลเตรชัน หลายเทคนิคถูกนำมาใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพการกรองเพื่อเพิ่มค่าฟลักซ์ของเพอมิเอทระหว่างการกรองด้วยอัลตราฟิลเตรชัน ระบบ gas-liquid two-phase flow เป็นเทคนิคหนึ่งที่น่าสนใจสำหรับการเพิ่มค่าฟลักซ์ของเพอมิเอท งานวิจัยนี้มีการศึกษาผลของขนาดเมมเบรน (molecular weight cut off; MWCO) ความดันขับ (transmembrane pressure; TMP) ความเร็วตามขวาง (cross flow velocity; CFV) และ gas-liquid two-phase flow ต่อการแยกเพปไทด์ที่มีต่อการแยกเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE จากเนื้อปลานิลด้วยกระบวนการอัลตราฟิลเตรชันโปรตีนจากเนื้อปลานิลถูกย่อยด้วยเอนไซม์อัลคาเลส 2.4L และนำไปแยกด้วยเมมเบรนขนาด MWCO 1 5 และ 10 กิโลดาลตัน หลังจากนั้นคัดเลือกเมมเบรนที่มีขนาดเหมาะสมในการแยกเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE เพื่อศึกษาผลของความดันขับ ความเร็วตามขวาง และผลของการ gas-liquid two-phase flow ที่ความเค้นเฉือน 0.020 0.026 0.030 และ 0.039 ต่อค่าฟลักซ์ของเพอมิเอทและกิจกรรมของเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE โดยวางแผนการทดลองแบบสุ่มสมบูรณ์ (Completely Randomized Design; CRD) จากผลการทดลอง พบว่า เมมเบรนขนาด MWCO 1 กิโลดาลตัน ให้ค่ากิจกรรมของเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE สูงที่สุด เหมาะสมที่จะนาไปศึกษาในขั้นตอนต่อไป การเปลี่ยนแปลงค่าฟลักซ์ของเพอมิเอทแปรผันตรงกับค่าความดันขับและความเร็วตามขวาง โดยที่ความดันขับ 2 บาร์ ความเร็วตามขวาง 2 เมตรต่อวินาที และการเพิ่มความเค้นเฉือนที่ 0.039 ให้ค่ากิจกรรมของเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE สูงที่สุด ดังนั้นสภาวะที่เหมาะสมในการแยกเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE ด้วยเมมเบรนที่มี MWCO ขนาด 1 กิโลดาลตัน ที่ความดันขับ 2 บาร์ ควาเร็วตามขวาง 2 เมตรต่อวินาที ความเค้นเฉือน 0.039 ซึ่งให้ค่าฟลักซ์ของเพอมิเอท และค่ากิจกรรมของเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE สูง ระบบปฏิกรณ์เมมเบรนเอนไซม์ถูกนำมาใช้ในการผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ในการศึกษาครั้งนี้ระบบ cyclic batch enzymatic membrane reactor (CBEMR) ถูกนำมาใช้ในการผลิตเพปไทด์ที่มีต่อการแยกเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE จากเนื้อปลานิลด้วยเมมเบรนขนาด MWCO 1 กิโลดาลตัน การดาเนินการของระบบมีการย่อยสารละลายโปรตีนด้วยเอนไซม์โปรตีนเอสและแยกเพปไทด์ด้วยอุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส และค่าความเป็นกรดด่าง 8 การศึกษาติดตามปัจจัยต่างๆ ที่มีผลต่อค่าคอนเวอร์ชั่น (conversion) และ ผลิตภาพ (productivity) ของระบบ CBEMR และศึกษาผลของ gas-liquid two-phase flow ที่ความเค้นเฉือน 0.020 0.026 0.030 และ 0.039 ต่อค่าฟลักซ์ของเพอมิเอทและกิจกรรมของเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE โดยวางแผนการทดลองแบบสุ่มสมบูรณ์ จากผลการทดลอง พบว่า การย่อยสารละลายโปรตีนบางส่วนด้วยเอนไซม์อัลคาเลส 2.4L ที่เวลาการย่อย 90 นาที ก่อนนำเข้าสู่ระบบ CBEMR ทาให้ค่าฟลักซ์ของเพอมิเอทลดลงเล็กน้อย การใช้ความดันขับที่ 1.3 บาร์ และความเร็วตามขวาง 1.5 เมตรต่อวินาที ให้ค่าคอนเวอร์ชั่นและผลิตภาพของเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE สูงที่สุด และการประยุกต์ใช้ระบบ gas-liquid two-phase flow สามารถลดการเกิดเมมเบรนฟลาวลิ่งและเพิ่มค่าฟลักซ์ของเพอมิเอททั้งนี้ขึ้นอยู่กับค่าความเค้นเฉือนที่ใช้ จากการศึกษาในครั้งนี้พบว่า ค่าความเค้นเฉือนที่ 0.039 ให้ค่าคอนเวอร์ชั่นและผลิตภาพของเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE สูงที่สุด คือ ร้อยละ 202 และ 0.9 มิลลิกรัมเพปไทด์ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ ACE ต่อยูนิตของเอนไซม์ ตามลำดับ จากผลการทาลองชี้ให้เห็นว่าระบบ CBEMR มีประสิทธิภาพสูง สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพได้